WO2020209330A1 - はんだ製品の製造方法、はんだ、はんだ付け部品、はんだ製品、プリント配線板、プリント回路板、線材、はんだ付け製品、フレキシブルプリント基板、電子部品、錫成形品の製造方法、錫中間製品の製造方法、錫成形品、錫中間製品および導電部材 - Google Patents

はんだ製品の製造方法、はんだ、はんだ付け部品、はんだ製品、プリント配線板、プリント回路板、線材、はんだ付け製品、フレキシブルプリント基板、電子部品、錫成形品の製造方法、錫中間製品の製造方法、錫成形品、錫中間製品および導電部材 Download PDF

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明 荻原
石川 久雄
正男 榧場
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石川技研株式会社
株式会社カヤバオフィス
明 荻原
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a solder product, a solder, a soldering component, a solder product, a printed wiring board, a printed circuit board, a wire rod, a soldered product, a flexible printed board, an electronic component, a manufacturing method for a tin molded product, and a tin intermediate product.
  • each raw material composed of Sn, Ag, Cu, Ni, and Sn—P alloy is melted and adjusted in an electric furnace, and silver (Ag) is 1.0 to 4.0% by weight and copper (Ag). It contains 2.0% by weight or less of Cu), 0.5% by weight or less of nickel (Ni), 0.2% by weight or less of phosphorus (P), and the balance consists of tin (Sn) and unavoidable impurities. It is described to manufacture lead-free) solder alloys.
  • the solder obtained by soldering may have an appearance defect such as protrusions and bumps.
  • a phenomenon called "solder bridge” may occur in which the solder attached to a specific part and the other solder attached to another part are integrated. In this case, the integrated solder A short circuit will occur between them.
  • the width of a micro light emitting diode (LED: light emitting diode), which is promising as a component of a next-generation display, is about 150 ⁇ m.
  • a large number of solder pockets having a width of about 50 ⁇ m and a depth of about 10 ⁇ m to 15 ⁇ m are formed on the substrate, and the solder pockets formed on the substrate are filled with solder to form a large number of solder pockets.
  • the micro LED must be soldered. In this case, if the molten solder contains a solid substance, the solid substance protrudes from the solder pocket, and the micro LED is attached to the substrate in an inclined state. Further, when soldering is performed by a conventional solder product, the fluidity tends to be insufficient, which may increase the amount of solder used. In this case, for example, more CO 2 is generated, and the environmental load tends to increase.
  • a solid substance made of an oxide such as a metal oxide may be mixed in the molten metal when the tin molded product is manufactured.
  • a solid substance made of an oxide such as a metal oxide
  • the appearance of the tin molded product may be spoiled.
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a solder product, which is suitable for finer soldering.
  • Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a solder product, which can manufacture a solder product having better solder fluidity when soldering. Another object of the present invention is that finer soldering can be performed with high quality. Another object of the present invention is to provide a soldered component capable of suppressing a defect of being joined in an inclined state. Another object of the present invention is to provide a solder product having better solder fluidity when soldering. Further, an object of the present invention is to provide a printed wiring board in which the degree of adhesion of a joint portion between a printed circuit board and an electronic component is improved and the joint strength is easily improved. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a printed circuit board that does not require nickel plating or gold plating.
  • An object of the present invention is to provide a conductive member, a wire rod, and a soldered product that do not easily change with time. Another object of the present invention is to provide a flexible printed circuit board that does not require the terminals to be plated with gold leaf. A further object of the present invention is to provide an electronic component capable of suppressing component floating and crack generation. Further, the present invention provides a method for producing a tin molded product and a method for producing a tin intermediate product, which are less likely to contain solid substances such as oxides, are less likely to spoil the aesthetic appearance of the tin molded product, are easily bent, and are less likely to cause cracks. The purpose is to provide. Another object of the present invention is to provide a tin molded product having an excellent aesthetic appearance. Furthermore, an object of the present invention is to provide a tin intermediate product which is easy to bend and hardly cracks.
  • the method for producing a solder product of the present invention comprises a heating step in which a raw material containing tin as a main component and a metal element other than lead as a sub-component is melted by heating to form a molten metal, and the molten metal has an opening of 10 ⁇ m or less. It includes a filtration step of filtering with a filter set in 1 and a cooling step of solidifying the filtered molten metal by cooling.
  • the filtration step can be characterized by heating the filter.
  • a stainless steel wire mesh can be used as the filter.
  • the raw material can be characterized by containing copper as the metal element as the sub-component.
  • the method for producing a solder product of the present invention includes a heating step in which a raw material containing tin as a main component and a metal element other than lead as a sub component is melted by heating to form a molten metal.
  • the taking-out step can be characterized in that the molten metal is set at 235 ° C to 250 ° C. Further, the taking-out step can be characterized in that the solid matter having a size of more than 5 ⁇ m is taken out from the molten metal.
  • the solder according to the embodiment of the present invention is a solder composed of an alloy in which a plurality of metal elements are mixed, and among the solids derived from the alloy remaining in the molten metal of the alloy when the alloy is melted.
  • the content of a solid having a particle size of more than 5 ⁇ m with respect to the alloy before melting is 0.03% by weight or less. Further, the soldered parts according to the embodiment of the present invention are joined by the above-mentioned solder.
  • the method for producing solder according to the embodiment of the present invention includes a step of melting an alloy in which a plurality of metal elements are mixed to form a molten metal, and removing solid substances derived from the alloy having a particle size of more than 10 ⁇ m from the molten metal. It has a step of producing solder and a step of producing solder by solidifying the molten metal after the solid matter has been removed.
  • the solder product of the present invention contains tin as a main component and a metal element other than lead as a sub component, and a carboxylic acid which is mainly distributed on the surface side to form a surface layer and has 10 or more and 20 or less carbon atoms. ..
  • the carboxylic acid can be a fatty acid having 12 or more and 16 or less carbon atoms.
  • the carboxylic acid can be palmitic acid.
  • copper can be contained as a subcomponent.
  • a raw material containing tin as a main component and a metal element other than lead as a sub component and a carboxylic acid having 10 or more and 20 or less carbon atoms is melted by heating. It includes a heating step of forming a molten metal and a cooling step of solidifying the molten metal by cooling and precipitating carboxylic acid on the surface side.
  • the printed wiring board of the present invention includes a substrate and electronic components soldered to the substrate by soldering, and the solder contains tin as a main component and a metal element other than lead as a sub-component on the surface side. It is mainly distributed and forms a surface layer, and contains a carboxylic acid having 10 or more and 20 or less carbon atoms.
  • the printed circuit board of the present invention is a substrate, a wiring pattern layer formed in a thin film on the substrate and forming a wiring pattern, and a solder formed in a thin film on the wiring pattern layer and containing solder.
  • the solder of the solder layer is composed of a layer and a metal element other than lead as a main component and a sub-component, and forms a surface layer mainly distributed on the surface side, and is a carboxylic having 10 or more and 20 or less carbon atoms. Contains, with acid.
  • electronic components bonded to the solder layer can be further provided.
  • solder layer In addition, electronic components are joined to the solder layer by soldering, and the solder to be soldered forms a surface layer mainly distributed on the surface side with metal elements other than lead as a main component and a sub component of tin.
  • a carboxylic acid having 10 or more and 20 or less carbon atoms can be contained.
  • the wiring pattern layer can be made to contain copper.
  • the wire rod of the present invention includes at least a part of the above-mentioned solder product.
  • the linear conductor can be coated with the solder product.
  • the soldered product of the present invention the connected members are soldered to each other via the soldered product.
  • the flexible printed circuit board of the present invention is a flexible printed circuit board having terminals, and the surface of the terminals is coated with the above-mentioned solder product.
  • the electronic component of the present invention is an electronic component having terminals, and the surface of the terminals is coated with the solder product.
  • the method for producing a tin molded product of the present invention includes a heating step in which a raw material containing tin, which is a main component, is melted by heating to form a molten metal, and the molten metal is filtered through a filter having an opening of 10 ⁇ m or less. It includes a filtration step, a cooling step of solidifying the molten metal by cooling, and a molding step of forming a tin molded product into a shape.
  • the raw material may further contain a metal element other than lead and cadmium as a sub-component in addition to tin as a main component.
  • the sub-component can be at least one of silver, copper, antimony, and bismuth.
  • a coloring step of forming a coloring layer for coloring the tin molded product on the surface side can be further included.
  • the colored layer can be gold leaf.
  • the tin molded product can be used as tableware.
  • the raw material can further contain a carboxylic acid having 10 or more and 20 or less carbon atoms.
  • the carboxylic acid can be palmitic acid.
  • the method for producing a tin molded product of the present invention includes a heating step in which a raw material containing tin as a main component and a carboxylic acid having 10 or more and 20 or less carbon atoms is melted by heating to form a molten metal, and a molten metal. Includes a cooling step of solidifying by cooling and precipitating carboxylic acid on the surface side, and a molding step of forming a tin molded product into a shape.
  • the carboxylic acid can be a fatty acid having 12 or more and 16 or less carbon atoms. Further, the carboxylic acid can be palmitic acid.
  • the method for producing the tin intermediate product of the present invention includes a heating step in which a raw material containing tin, which is a main component, is melted by heating to form a molten metal, and a filter in which the opening is set to 10 ⁇ m or less. It includes a filtration step of filtering and a cooling step of solidifying the molten metal by cooling.
  • the method for producing the tin intermediate product of the present invention includes a heating step in which a raw material containing tin as a main component and a carboxylic acid having 10 or more and 20 or less carbon atoms is melted by heating to form a molten metal. It includes a cooling step of coagulating the molten metal by cooling and precipitating the carboxylic acid on the surface side.
  • the tin molded product of the present invention contains tin, which is a main component, and a carboxylic acid which is mainly distributed on the surface side to form a surface layer and has 10 or more and 20 or less carbon atoms.
  • tin which is a main component
  • carboxylic acid which is mainly distributed on the surface side to form a surface layer and has 10 or more and 20 or less carbon atoms.
  • metal elements other than lead and cadmium can be further contained as subcomponents.
  • the tin intermediate product of the present invention contains tin as a main component and a carboxylic acid mainly distributed on the surface side to form a surface layer and having 10 or more and 20 or less carbon atoms.
  • the conductive member of the present invention contains tin as a main component and a carboxylic acid mainly distributed on the surface side to form a surface layer and having 10 or more and 20 or less carbon atoms.
  • the wire rod of the present invention is coated with a linear conductor and a linear conductor, and is mainly distributed on the surface side with tin, which is a main component, to form a surface layer, and has 10 or more and 20 or less carbon atoms. It has a coating layer containing the carboxylic acid of.
  • the flexible printed circuit board of the present invention is a flexible printed circuit board having terminals, in which tin, which is a main component, is mainly distributed on the surface side to form a surface layer, and the number of carbon atoms is 10 or more and 20. It is coated with the following carboxylic acid.
  • the electronic component of the present invention is an electronic component having a terminal, and has tin as a main component on the surface of the terminal and a surface layer mainly distributed on the surface side to form a surface layer having 10 or more and 20 or less carbon atoms. It is coated with carboxylic acid.
  • the present invention it is possible to provide a method for manufacturing a solder product, which is suitable for finer soldering. Further, the present invention can provide a method for manufacturing a solder product, which can manufacture a solder product having better solder fluidity when soldering. Further, the present invention can perform finer soldering with high quality. Further, the present invention can provide a soldered component capable of suppressing a defect of being joined in an inclined state. Further, the present invention can provide a solder product or the like having better solder fluidity when soldering. Further, the present invention can provide a printed wiring board in which the degree of adhesion of the joint portion between the printed circuit board and the electronic component is improved and the joint strength is easily improved.
  • the present invention can provide a printed circuit board that does not require nickel plating or gold plating.
  • the present invention can provide a conductive member, a wire rod, and a soldered product that do not easily change with time.
  • the present invention can provide a flexible printed circuit board that does not require the terminals to be plated with gold leaf.
  • the present invention can provide an electronic component capable of suppressing the floating of the component and the occurrence of cracks.
  • the present invention provides a method for producing a tin molded product and a method for producing a tin intermediate product, which are less likely to contain solid substances such as oxides, are less likely to spoil the aesthetic appearance of the tin molded product, are easily bent, and are less likely to cause cracks. Can be provided.
  • the present invention can provide a tin molded product having an excellent aesthetic appearance.
  • the present invention can provide a tin intermediate product that is easy to bend and less likely to crack.
  • (A) to (b) are diagrams showing the solder products of the present embodiment.
  • (A) is the first example showing the state of the conventional solder.
  • (B) is a first example showing the state of the solder of the present embodiment.
  • (A) is a second example showing the state of the conventional solder.
  • (B) is a second example showing the state of the solder of the present embodiment.
  • (A) is a third example showing the state of the conventional solder.
  • (B) is a third example showing the state of the solder of the present embodiment.
  • (A) is a fourth example showing the state of the conventional solder.
  • (B) is a fourth example showing the state of the solder of the present embodiment.
  • (A) is a fifth example showing the state of the conventional solder.
  • (B) is a fifth example showing the state of the solder of the present embodiment.
  • (A) is a sixth example showing the state of the conventional solder.
  • (B) is a sixth example showing the state of the solder of the present embodiment.
  • (A) is a seventh example showing the state of the conventional solder.
  • (B) is a seventh example showing the state of the solder of the present embodiment.
  • (A) to (b) show electronic components before soldering to a substrate.
  • (A) is an eighth example showing the state of the conventional solder.
  • (B) is an eighth example showing the state of the solder of the present embodiment. It is a figure which showed the printed circuit board which mounted the electronic component. It is a flowchart which shows the manufacturing procedure of the solder product of this embodiment.
  • (A) is a flowchart showing the manufacturing procedure of the tin molded product of the first embodiment.
  • (B) is a flowchart showing a manufacturing procedure of the tin molded product of the second embodiment.
  • (A) to (b) are diagrams showing tin molded products containing a carboxylic acid having 10 or more and 20 or less carbon atoms.
  • (A) to (c) are diagrams for explaining the structure of the evaluation board used for the evaluation of the solder bridge. It is a figure which shows the relationship between the temperature and the viscosity in the solder melt obtained by melting the solder products of Example 1 and Comparative Example 3.
  • (A) is a diagram showing the oxygen concentration distribution in the depth direction in the solder obtained by soldering the solder products of Example 1 and Comparative Example 3, and (b) shows the average oxygen concentration in each solder. It is a figure. 3 is an optical photograph of the residue remaining on the filter after the filtration step in the production of the solder product of Example 1. It is an SEM photograph of the residue shown in FIG. It is an SEM photograph of the needle-like body existing in the residue shown in FIG. It is a figure which shows the example of the soldering component joined by the solder product.
  • the “lead-free solder” in the present embodiment means a mixture of a plurality of metal elements containing tin (Sn) as a main component and a metal element other than lead (Pb) as a sub-component.
  • the metal element as a sub-component may be any metal element other than lead, and examples thereof include copper (Cu), silver (Ag), bismuth (Bi), zinc (Zn) and the like. Can be done. Among these, it is desirable to use copper, which can be obtained at low cost.
  • the metal element as a sub-component may contain not only one type but also two or more types (for example, silver and copper).
  • the "lead-free solder" of the present embodiment is referred to as "lead-free", it may actually contain lead as an unavoidable impurity.
  • solder products means a product used in soldering in which a target metal material is joined by the above-mentioned "lead-free solder".
  • examples of the "solder product” include plate-shaped and rod-shaped products (ingots, plates, rods), linear products (wires), spherical products (balls), and the like.
  • the solder product may contain flux. Therefore, for example, paste-like cream solder obtained by kneading fine solder powder with flux, thread-like thread solder containing flux in a core shape, and the like are also included in the solder products.
  • the “solder raw material” in the present embodiment means a material used as a raw material in manufacturing the above-mentioned “solder product".
  • examples of the “solder raw material” include elemental metal elements constituting the above-mentioned main component and sub-component, alloys thereof, and the like.
  • the above-mentioned carboxylic acid having 10 or more and 20 or less carbon atoms can be mentioned.
  • solder scraps generated as a result of soldering using the above-mentioned “solder product” may be used as the “solder raw material.
  • These “solder raw materials” may contain oxides of various metals and various impurities.
  • solder The "solder” in the present embodiment means that the above-mentioned "solder product" is transferred and adhered to the metal material side to be joined as a result of joining by soldering.
  • the metal mixture after soldering is referred to as "solder” in order to distinguish it from the "solder product" which is a metal mixture before soldering, but the actual “solder” is , Means an alloy for joining objects, regardless of whether it is an alloy before soldering or an alloy after soldering.
  • the “wire material” in the present embodiment is an electric wire containing at least a part of the above-mentioned "solder product".
  • the wire rod may consist entirely of the above-mentioned "solder product", or may partially use the above-mentioned "solder product”.
  • An example used in part is an electric wire in which a linear conductor is coated with the above-mentioned "solder product".
  • the linear conductor is, for example, a copper wire. That is, in this case, the wire rod has the above-mentioned "solder product” coated on the outer surface of the copper wire.
  • the outer surface of the coated "solder product” may be further covered with an insulating coating.
  • the insulating coating is made of, for example, a resin or the like. That is, it may be an insulated wire.
  • the "soldered product” in the present embodiment means a product including a product in which connected members are soldered to each other via the above-mentioned "solder product".
  • the connected member is a plurality of members connected by soldering, and is not particularly limited as long as it can be soldered.
  • the connected member is, for example, a member made of metal, a member made of ceramics such as ceramics or glass, and the like.
  • the soldered members include a printed circuit board, an electric product using the printed circuit board, an ornament such as a pendant and a brooch, a stained glass, and a housing in which metal plates are soldered to each other.
  • a "solder raw material” is used to manufacture a "solder product" composed of "lead-free solder”, and further, this "solder product” is used to solder to a target metal material. By attaching, “solder” will be transferred and adhered to the metal material. Then, a product manufactured by soldering using this "soldering product” becomes a "soldering product”.
  • the “Flexible Printed Circuits (FPC)" in the present embodiment are flexible printed circuit boards.
  • the "flexible printed circuit board” is, for example, in the form of a thin film, and has a structure in which an adhesive layer is formed on a base film of an insulator, and a conductor foil is further bonded thereto.
  • This "flexible printed circuit board” includes terminals for connecting to a connector or the like. This terminal can also be said to be an electrode. Conventionally, this terminal is generally in the form of a conductive foil coated with gold foil or the like.
  • the surface of the conductive foil is coated with the above-mentioned "solder product".
  • the conductive foil is, for example, a copper foil made of copper. That is, in this case, the terminal of the "flexible printed circuit board” has the above-mentioned "solder product" coated on the surface of the copper foil.
  • the cleaning agent used for cleaning may remain after cleaning.
  • the remaining cleaning agent caused problems such as poor contact, cracks, and deterioration of the joint.
  • a pattern can be formed with a narrow gap. Therefore, similarly, the gap between the plurality of terminals of the "flexible printed circuit board” can be made narrower.
  • the “electronic component” in the present embodiment is a component of an electronic circuit, and has a terminal that is electrically connected to a substrate, other electronic components, or the like.
  • the “electronic component” is not particularly limited, and includes, for example, a capacitor, a resistor, a sensor, a semiconductor, an integrated circuit, a connector, a micro LED display panel, and the like. This terminal can also be said to be an electrode.
  • the surface of the terminal is coated with the above-mentioned "solder product”.
  • the lead wire is a copper wire made of copper. That is, in this case, the terminal of the "electronic component” has the above-mentioned "solder product” coated on the surface of the copper wire.
  • the "molten metal” in the present embodiment means a "solder raw material” which is a raw material of a “solder product” and is melted by heating.
  • the "solder melt” in the present embodiment refers to a product obtained by melting a “solder product” which is a raw material of "solder” by heating.
  • solder products Next, the solder product according to this embodiment will be described.
  • 1 (a) to 1 (b) are views showing the solder products of the present embodiment.
  • FIG. 1 (a) shows the solder product 20
  • FIG. 1 (b) shows an enlarged cross-sectional view of the surface portion of the solder product 20 shown in FIG. 1 (a).
  • the solder product 20 of this embodiment includes a lead-free solder portion 21 and a surface layer 22.
  • the lead-free solder portion 21 is mainly composed of the lead-free solder described above. That is, it contains tin (Sn) as a main component and a metal element other than lead (Pb) as a sub-component. Further, the lead-free solder portion 21 of the present embodiment contains less solid matter such as oxides and acicular crystals than before.
  • the surface layer 22 is mainly composed of the above-mentioned carboxylic acid. That is, the carboxylic acid is mainly distributed on the surface side of the solder product 20 to form the surface layer 22.
  • the surface layer 22 covers the entire surface of the solder product 20.
  • the carboxylic acid forms the surface layer 22 by being unevenly distributed on the surface side of the solder product 20, for example.
  • the surface layer 22 serves as a protective layer for the lead-free solder portion 21. That is, the surface layer 22 suppresses oxygen and moisture in the air from reaching the lead-free solder portion 21. Therefore, it can be said that the surface layer 22 is an oxidation-resistant film or a water-resistant film. Therefore, when the solder product 20 is, for example, cream solder, it can be stored at room temperature. Conventionally, cream solder is easily stored at a low temperature using a refrigerator or the like because oxidation and moisture absorption are likely to occur. On the other hand, in the cream solder of the present embodiment, since the surface layer 22 is present in the solder powder contained therein, oxidation and moisture absorption are unlikely to occur. Therefore, it can be stored at room temperature. In addition, since it has a long shelf life and is less likely to cause loss, it has excellent environmental performance and can be expected to have a CO 2 reduction effect.
  • the carboxylic acid has 10 or more and 20 or less carbon atoms.
  • the number of carbon atoms is less than 10, it becomes difficult for the carboxylic acid to form the surface layer 22.
  • the number of carbon atoms exceeds 20, it becomes difficult to disperse in the molten metal. In this case as well, it becomes difficult for the carboxylic acid to form the surface layer 22.
  • the carboxylic acid is more preferably a fatty acid having 12 or more and 16 or less carbon atoms.
  • a monovalent fatty acid having 12 or more and 16 or less carbon atoms is more preferable.
  • a monovalent saturated fatty acid having 12 or more and 16 or less carbon atoms is particularly preferable.
  • the monovalent saturated fatty acids include lauric acid (CH 3- (CH 2 ) 10- COOH) having 12 carbon atoms, myristic acid (CH 3- (CH 2 ) 12- COOH) having 14 carbon atoms, and 15 carbon atoms. Examples thereof include pentadecanoic acid (CH 3- (CH 2 ) 13- COOH) and palmitic acid having 16 carbon atoms (CH 3- (CH 2 ) 14- COOH).
  • palmitic acid having 16 carbon atoms is particularly preferable. Palmitic acid has a melting point of 62.9 ° C. and a boiling point of 351 ° C. to 352 ° C., exists as a molten liquid in the soldering temperature range of 200 ° C.
  • palmitic acid has good compatibility with lead-free solder.
  • the fluidity of the solder during soldering is improved. If the number of carbon atoms exceeds 16, or if the number of carbon atoms is less than 16, the melted liquid may not be obtained in the soldering temperature range. In addition, the fluidity of the solder during soldering tends to be lower than that of palmitic acid. Palmitic acid is contained in, for example, coconut oil and coconut oil waste and can be extracted from these. Therefore, in this respect, palmitic acid can be said to be a plant-made material and a renewable raw material. In addition, palmitic acid has little effect on human skin and is excellent in safety. The palmitic acid may be extracted from other raw materials without being extracted from coconut oil or the like, or may be produced by chemical synthesis.
  • the carboxylic acid having 10 or more and 20 or less carbon atoms and not 12 or more and 16 or less carbon atoms includes sebacic acid (CH 3- (CH 2 ) 8- COOH) having 10 carbon atoms and carbon number of carbon atoms. Examples thereof include stearic acid (CH 3- (CH 2 ) 16- COOH) having 18 carbon atoms and arachidic acid (CH 3- (CH 2 ) 18- COOH) having 20 carbon atoms.
  • the thickness of the surface layer 22 is, for example, 1 nm or more and 1 ⁇ m or less.
  • the surface layer 22 is, for example, a monolayer of carboxylic acid.
  • the thickness of the surface layer 22 is, for example, 1 nm or more and 4 nm or less. However, it does not become a monolayer, and as a result, it may be thicker than this.
  • the thickness of the surface layer 22 is about 2.5 nm.
  • solder Next, the solder in this embodiment will be described.
  • the printed circuit board in which the solder of the present embodiment is used will be described.
  • copper is 0.7 wt. It is a lead-free solder having a composition of% and the balance of tin.
  • the solder of the present implementation is a lead-free solder containing the above-mentioned carboxylic acid.
  • FIG. 2A is a first example showing a state of conventional solder.
  • FIG. 2B is a first example showing the state of the solder of the present embodiment.
  • a case is shown in which a plurality of patterns P are formed on a printed wiring board with a predetermined electrode width F and a predetermined gap G by soldering.
  • the electrode width F is 10 ⁇ m.
  • the predetermined gap G is 5 ⁇ m, 10 ⁇ m, 20 ⁇ m, 40 ⁇ m, 80 ⁇ m, 160 ⁇ m, and 320 ⁇ m.
  • FIG. 2A shows a case where each pattern P is formed by the conventional solder 20a
  • FIG. 2B shows each pattern P by the solder 20b using the solder product 20 of the present embodiment. Is shown in the case of forming.
  • the solder 20a of FIG. 2A when the gap G is 20 ⁇ m or less, the adjacent patterns P are short-circuited. That is, a so-called solder bridge Br is generated.
  • the solder 20b of FIG. 2B can form all the patterns P. That is, for example, when soldering the electrodes of an electronic component, it means that even if the distance between the electrodes is narrow, it can be soldered without short-circuiting. This is because the conventional solder 20a contains solid substances such as oxides and acicular crystals, and the solder 20b of the present embodiment contains a small amount of the solid substances and acicular crystals.
  • solder 20a it is difficult to form the pattern P with a narrow gap G because a larger amount of solid matter and acicular crystals are contained.
  • the small amount of solid matter and acicular crystals makes it easier to form the pattern P with a narrow gap G.
  • one of the features of the solder product 20 of the present embodiment is that the solder using the solder product 20 has good fluidity and wettability to printed wiring is better than before. Therefore, the solder is less likely to swell from the pattern P.
  • FIG. 3A is a second example showing the state of the conventional solder. Further, FIG. 3B is a second example showing the state of the solder of the present embodiment.
  • FIG. 3A shows a case of soldering with the conventional solder 20a
  • FIG. 3B shows a case of soldering with the solder 20b using the solder product 20 of the present embodiment.
  • a solder resist 250 is formed to prevent the solders 20a and 20b from adhering to each other. Solder 20a and 20b adhere to places other than the solder resist 250. The action of the solder resist 250 is the same in the examples described below.
  • the solder product 20 of the present embodiment has good fluidity and wettability to the pads 111a and the electrodes 112a, as in the case of FIG. 2, as compared with the conventional case. Therefore, comparing FIGS. 3A and 3B, the solder 20a of FIG. 3A has poor fluidity and poor wettability to the pads 111a and the electrodes 112a, so that the amount of solder 20a adhered to the solder 20a. If you do not increase the number, these will not join. On the other hand, the solder 20b of FIG. 3B has good fluidity and good wettability to the pads 111a and the electrodes 112a, so that even if the amount of adhesion of the solder 20b is small, they are joined. Therefore, the amount of solder 20b used during soldering is reduced. Therefore, a CO 2 reduction effect can be expected.
  • FIG. 4A is a third example showing the state of the conventional solder.
  • FIG. 4B is a third example showing the state of the solder of the present embodiment.
  • a case where solder is coated on the pad 111a of the substrate 111 is shown. Comparing FIGS. 4 (a) and 4 (b), FIG. 4 (a) shows a case where the solder product 20 is coated with the conventional solder 20a, and FIG. 4 (b) shows the solder product 20 of the present embodiment. The case where it is coated with the used solder 20b is shown.
  • the surface of the solder 20b of FIG. 4 (b) is smoother than that of the solder 20a of FIG. 4 (a). This is because the solder 20b has better fluidity and wettability to the pad 111a than the solder 20a, and the amount of solid matter such as oxides and needle-like crystals is small.
  • FIG. 5A is a fourth example showing the state of the conventional solder.
  • FIG. 5B is a fourth example showing the state of the solder of the present embodiment.
  • the case where the electrode 112a of the electronic component 112 is soldered to the pad 111a of the substrate 111 and the pad 111a and the electrode 112a are coated with solder is shown.
  • FIG. 5A shows a case of soldering with the conventional solder 20a
  • FIG. 5B shows a case of soldering with the solder 20b using the solder product 20 of the present embodiment. ing.
  • the solder 20a of FIG. 5A has poor fluidity and poor wettability to the pads 111a and electrodes 112a, so that the amount of solder 20a adhered to the solder 20a is large. Otherwise, they will join and cannot be coated.
  • the solder 20b of FIG. 5B has good fluidity and good wettability to the pads 111a and the electrodes 112a, so that even if the amount of the solder 20b adhered is small, they are joined and further coated. ..
  • FIG. 6A is a fifth example showing the state of the conventional solder.
  • FIG. 6B is a fifth example showing the state of the solder of the present embodiment.
  • the state in which the electrode 112a of the electronic component 112 is soldered to the pad 111a of the substrate 111 is shown.
  • FIG. 6A shows a case of soldering with the conventional solder 20a
  • FIG. 6B shows a case of soldering with the solder 20b using the solder product 20 of the present embodiment. ing.
  • the solder 20a of FIG. 6 (a) tends to contain solid substances such as oxides, acicular crystals, and void Df because the amount of the solder 20a is larger.
  • the amount of the solder 20b of FIG. 6B is smaller than that of the case of FIG. 6A, solid substances such as oxides, acicular crystals, and void Df are less likely to be contained.
  • the solder 20b has a higher bonding strength than the solder 20a.
  • FIG. 7A is a sixth example showing the state of the conventional solder.
  • FIG. 7B is a sixth example showing the state of the solder of the present embodiment.
  • the state in which the electrode 112a of the electronic component 112 is soldered to the pad 111a of the substrate 111 is shown.
  • the change with time after soldering is illustrated.
  • FIG. 7A shows a case of soldering with the conventional solder 20a
  • FIG. 7B shows a case of soldering with the solder 20b using the solder product 20 of the present embodiment. ing.
  • the solder 20a of FIG. 7 (a) is prone to crack Kr.
  • crack Kr is likely to occur if the solder 20a contains solid substances such as oxides, acicular crystals, and void Df when vibration is applied or expansion or contraction occurs due to temperature change. To do. That is, there is a concern that an alternating load is generated on the printed circuit board or the like and deterioration occurs over a long period of time, resulting in breakage of the conductor environment of the solder and loss of the conduction function. Then, the crack Kr is generated, so that the solder 20a is easily oxidized.
  • soldering may be performed by a nitrogen reflow device that is performed in a nitrogen environment in which oxygen is excluded.
  • the generation of dross which is an oxide of solder
  • the conventional solder contains solid matter and acicular crystals, it is not effective in suppressing the crack Kr.
  • there is no surface layer 22 it is not effective in suppressing the change with time due to oxidation.
  • the solder 20b of the present embodiment is formed by the nitrogen reflow device, and further suppression of the occurrence of dross can be expected as compared with the case where this device is not used.
  • FIG. 8A is a seventh example showing the state of the conventional solder.
  • FIG. 8B is a seventh example showing the state of the solder of the present embodiment.
  • the state in which the electrode 112a of the electronic component 112 is soldered to the pad 111a of the substrate 111 is shown.
  • 8 (a) shows a case of soldering with the conventional solder 20a
  • FIG. 8 (b) shows a case of soldering with the solder 20b using the solder product 20 of the present embodiment. ing.
  • the solder 20a of FIG. 8 (a) contains solids such as oxides, acicular crystals, and void Df, and thus, due to this, The electronic component 112 is likely to be lifted from the substrate 111.
  • the solder 20b of FIG. 8B is less likely to contain solid substances such as oxides, acicular crystals, and void Df. Therefore, the parts are less likely to float.
  • FIGS. 9A to 9B show the electronic component 112 before being soldered to the substrate 111.
  • the electronic component 112 shows a case where the electrode 112a is coated with solder in advance. Then, from this state, the electronic component 112 may be further soldered and joined to the substrate 111 as shown in FIG.
  • FIG. 9A shows a case of coating with the conventional solder 20a
  • FIG. 9B shows a case of coating with the solder 20b using the solder product 20 of the present embodiment. There is.
  • the surface of the solder 20b of FIG. 9 (b) is smoother than that of the solder 20 a of FIG. 9 (a). This is because the solder 20b has better fluidity than the solder 20a and has better wettability to the pad 111a. Since the solder 20b of FIG. 9B is coated with the solder 20b more uniformly than the solder 20a of FIG. 9A, component floating is less likely to occur, and void Df and crack Kr are less likely to occur. Become.
  • FIG. 10A is an eighth example showing the state of the conventional solder. Further, FIG. 9B is an eighth example showing the state of the solder of the present embodiment.
  • the printed circuit board before mounting the electronic components is shown. This printed circuit board is also called a printed circuit board.
  • 10 (a) shows a conventional printed circuit board 200
  • FIG. 10 (b) shows a printed circuit board 200 using the solder product 20 of the present embodiment.
  • a copper pattern 220 is applied as a wiring pattern on the substrate 210.
  • the copper pattern 220 is an example of a wiring pattern layer formed on the substrate 210 in the form of a thin film and forming a wiring pattern.
  • the nickel plating 230 and the gold plating 240 are laminated on the copper pattern 220.
  • a solder resist 250 is formed to prevent the solder 20a from adhering.
  • the nickel plating 230 and the gold plating 240 are formed to improve the durability of the printed circuit board 200.
  • the printed circuit board 200 of the present embodiment shown in FIG. 10B is different from that of FIG. 10A in that a copper pattern 220 is applied as a circuit pattern on the substrate 210 to form a solder resist 250. The same is true.
  • the printed circuit board 200 of the present embodiment is different in that the solder coat 260 is coated on the copper pattern 220.
  • the solder coat 260 is made of solder 20b.
  • the solder coat 260 is an example of a solder layer which is formed in a thin film on a copper pattern 220 and is a layer containing solder.
  • the printed circuit board 200 of the present embodiment does not require nickel plating 230 and gold plating 240, and can be replaced by a cheaper solder coat 260. Since the solder coat 260 of the present embodiment is made of solder 20b, it is unlikely to contain solid substances such as oxides, acicular crystals, and void Df. Further, since the surface layer 22 is formed on the solder coat 260 as a protective layer, it is unlikely to change with time, and the printed circuit board 200 is unlikely to change with time. Therefore, the nickel plating 230 and the gold plating 240 are unnecessary.
  • FIG. 11 is a diagram showing a printed circuit board 200 on which the electronic component 112 is mounted.
  • the electronic component 112 shows a case where the electronic component 112 is soldered to the solder coat 260.
  • the electrode 112a of the electronic component 112 is soldered by the solder 20b and bonded to the solder coat 260.
  • both the solder 20b and the solder coat 260 are once melted and then integrated and solidified. Therefore, as shown in the figure, these cannot be distinguished.
  • the solder 20b constituting the solder coat 260 and the solder 20b to be soldered may have the same composition, or may have different compositions as long as they are within the above-mentioned range.
  • the solder coat 260 or the solder 20b which does not contain coarsened solids or acicular crystals, tends to improve the bonding strength.
  • the electronic component 112 may be joined to the conventional printed circuit board 200 shown in FIG. 10A with solder 20b.
  • the printed circuit board 200 before mounting the electronic component 112 is the same as the conventional one, but by using the solder 20b of the present embodiment at the time of soldering, the bonding strength is improved and the change with time is changed.
  • solder 20b is less likely to contain solid substances such as oxides, acicular crystals, void Df, etc. than the conventional solder 20a. Therefore, the degree of adhesion of the joint portion between the printed circuit board 200 and the electronic component 112 is improved, and the joint strength is likely to be improved. As a result, changes over time are unlikely to occur.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a manufacturing procedure of the solder product 20 of the present embodiment.
  • a preparatory step for preparing a solder raw material which is a raw material for the solder product 20, is executed (step 10).
  • a solder raw material a solder raw material containing tin as a main component and containing a metal element other than lead is prepared.
  • the composition ratio of each metal element is basically the same as the composition ratio of the target solder product 20.
  • the solder raw material prepared in step 10 may actually contain lead as an unavoidable impurity.
  • a carboxylic acid having 10 or more and 20 or less carbon atoms is prepared as a solder raw material.
  • step 20 a heating step of heating the solder raw material prepared in step 10 and melting the solder raw material to form a molten metal is executed (step 20).
  • the temperature may be appropriately set, but in the case of producing a solder product 20 made of so-called lead-free solder, the temperature is set to about 300 ° C to 400 ° C. Is desirable.
  • the carboxylic acid such as palmitic acid has an effect of adsorbing oxygen in the molten metal. Therefore, it is possible to prevent solid substances such as oxides and acicular crystals from being mixed into the solder product. In addition, oxygen in the solder product 20 is reduced. Further, in the soldering process, the solder 20b is less likely to be oxidized. As a result, when the solder 20b is used in the present embodiment, void Df is less likely to occur. Further, when palmitic acid is used as the carboxylic acid, the oxygen adsorption capacity is particularly excellent.
  • step 30 a filtration step of filtering the molten metal obtained in step 20 with a filter (details will be described later) is executed (step 30).
  • the molten metal obtained by executing step 20 may be referred to as "melted metal before filtration”
  • the molten metal obtained by executing step 30 may be referred to as "melted metal after filtration”. It may be called.
  • the details of step 30 will be described later.
  • step 40 the cooling step of cooling the molten metal after filtration obtained in step 30 and solidifying the molten metal after filtration to obtain the solder product 20 is executed (step 40).
  • the carboxylic acid is precipitated on the surface side of the solder product 20 to form the surface layer 22.
  • step 40 it is possible to appropriately select a cooling method according to the shape (ingot, wire, ball, etc.) of the solder product 20 to be obtained. For example, when it is desired to obtain an ingot-shaped solder product 20, the above-mentioned molten metal after filtration may be poured into a mold made of iron oxide or the like and hardened.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the outline of the filtration process in step 30.
  • FIG. 13A is a diagram for explaining the outline of the filtration device 10 used in the filtration step.
  • FIG. 13B is a diagram for explaining a configuration example of the filter 12 (details will be described later) provided in the filtration device 10.
  • FIG. 13C is a diagram for explaining another configuration example of the filter 12.
  • the filtration device 10 discharges the molten metal 1 after filtration by supplying the molten metal 1 before filtration and accommodating the molten metal 1 before filtration, and filtering the molten metal 1 attached to the container 11 and before filtration.
  • a filter 12 for heating the filter 12 and a heater 13 for heating the filter 12 are provided.
  • the temperature of the molten metal 1 before filtration is the temperature T1 before filtration
  • the temperature of the molten metal 2 after filtration is the temperature T2 after filtration.
  • the container 11 has, for example, a tubular shape (cylindrical shape), and the two openings provided in the container 11 are arranged so as to face in the vertical direction (vertical direction).
  • the container 11 may be made of any material, but from the viewpoint of suppressing mixing of oxides and the like into the molten metal 1 before filtration, it is desirable to use a metal material rather than a ceramic material. Further, among various metal materials, it is desirable to use a stainless steel material, particularly SUS316L, from the viewpoint of reducing the penetration into the molten metal 1 before filtration.
  • the filter 12 has, for example, a plate shape (disk shape), and is attached so as to close the bottom of the container 11 described above.
  • the opening s of the filter 12 of the present embodiment is set to 10 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, and further preferably 3 ⁇ m or less. Further, it is particularly preferably set to 1 ⁇ m or less.
  • the filter 12 may also be made of any material (for example, an inorganic material, a metal material, or an organic material), but from the viewpoint of suppressing mixing of oxides and the like into the molten metal 1 before filtration, it is more than a ceramic material. It is also desirable to use a metallic material.
  • a stainless steel material particularly SUS316L
  • SUS316L stainless steel material
  • the filter 12 made of a metal material if it is possible to obtain the above-mentioned opening s, either a wire mesh made by knitting a metal wire or a punching metal made by punching a metal plate is adopted. It doesn't matter.
  • the filter 12 it is desirable to use a wire mesh that can easily obtain a smaller opening s.
  • the organic material that can be used as the filter 12 include various aramid resins and carbon fibers (carbon fibers).
  • FIG. 13 (b) illustrates a filter 12 using a plain weave
  • FIG. 13 (c) illustrates a filter 12 using a twill weave.
  • the opening s is larger than the wire width w, but the present invention is not limited to this, and the opening s and the wire width w are equal to each other. In some cases, the opening s may be smaller than the wire width w.
  • the heater 13 heats the filter 12 by using a heating source other than the molten metal 1 before filtration. Therefore, the heater 13 may directly heat the filter 12 by energization or the like, or indirectly heat the filter 12 by heat conduction through the container 11 or another member (not shown). May be good.
  • the solder raw material is heated to about 300 ° C. to 400 ° C. to melt it.
  • the pre-filtration temperature T1 of the pre-filtration molten metal 1 is 230 ° C. to 260 ° C., more preferably about 235 ° C. to 250 ° C., and the maximum temperature is slightly lower than that at the time of melting.
  • the temperature T2 after filtration of the molten metal 2 after filtration is about 230 ° C. to 260 ° C.
  • the temperature T2 after filtration is too low, the molten metal 2 after filtration begins to solidify during the execution of the filtration step or immediately after the execution of the filtration step, and the production efficiency of the solder product 20 is significantly lowered. ..
  • the operation of the filtration device 10 in the filtration step of step 30 will be described more specifically.
  • the temperature of the unfiltered molten metal 1 obtained by heating the solder raw material to 300 ° C. to 400 ° C. is adjusted so as to be the pre-filtration temperature T1 (230 ° C. to 260 ° C.). .. Further, the filter 12 is heated in advance by using the heater 13.
  • the pre-filtration molten metal 1 whose temperature has been adjusted to the pre-filtration temperature T1 is put into the container 11 to which the filter 12 is attached from above. Then, most of the unfiltered molten metal 1 put into the container 11 passes through the filter 12 and falls downward due to the action of gravity, and becomes the filtered molten metal 2. At this time, pressure may be applied to the unfiltered molten metal 1 existing in the container 11 and on the filter 12, if necessary.
  • a gas such as nitrogen (before filtration) that does not easily oxidize the molten metal 1 before filtration and can apply pressure isotropically to the molten metal 1 before filtration (before filtration). It is desirable to use a gas that is inert to the molten metal 1.
  • the filter 12 is heated by the heater 13 while filtering the molten metal 1 before filtration, which suppresses solidification of the molten metal in the filter 12.
  • the heater 13 merely functions to assist the molten metal in passing through the filter 12, and the pre-filtration temperature T1 of the molten metal 1 before filtration in the container 11 is set to the set temperature (230). It is desirable not to perform excessive heating that exceeds (° C. to 260 ° C.).
  • the filtration may be performed not only once but also a plurality of times.
  • the molten metal 2 after filtration obtained by passing through the filter 12 is made into a solder product 20 by the cooling step described above.
  • the residue (not shown) that could not pass through the filter 12 remains on the filter 12.
  • the filter 12 to which the residue is attached is removed from the container 11 and discarded. After that, a new filter 12 is attached to the container 11.
  • the solder product 20 contains a carboxylic acid having 10 or more and 20 or less carbon atoms.
  • oxygen is adsorbed and the generation of solid substances such as oxides and acicular crystals is suppressed.
  • the solder pattern can be miniaturized.
  • the fluidity is good, the wettability to the electrode and the substrate is good, and the amount of adhesion can be reduced.
  • solid matter, needle-like crystals, and void Df are reduced, and crack Kr can be suppressed from occurring. Therefore, it is unlikely to change with time and has excellent durability.
  • the carboxylic acid exists on the surface of the solder product 20 as the surface layer 22, and plays a role as a protective layer.
  • the solder 20b is less likely to change with time due to oxidation or moisture absorption, and has excellent durability.
  • the solder 20b when used for the printed circuit board 200, the nickel plating 230 and the gold plating 240 become unnecessary. In addition, this can be expected to have a CO 2 reduction effect.
  • a carboxylic acid having 10 or more and 20 or less carbon atoms it is possible to suppress the generation of solid substances such as oxides and acicular crystals. Therefore, depending on the performance required for the solder product 20, the above-mentioned step 30 In some cases, the filtration step may not be necessary. Further, since solid substances such as oxides and acicular crystals can be removed by the filtration step of step 30 described above, it may not be necessary to add a carboxylic acid having 10 or more and 20 or less carbon atoms.
  • the solder product 20 does not contain or hardly contains solid substances such as oxides and needle-like crystals due to the filtration step, the same effect as described above is produced. Therefore, as the solder product 20, there are cases where either a carboxylic acid having 10 or more and 20 or less carbon atoms may be added or the filtration step of step 30 may be performed.
  • FIG. 14A is a flowchart showing a manufacturing procedure of the tin molded product of the first embodiment.
  • a preparatory step for preparing a raw material for a tin molded product is executed (step 110).
  • step 110 tin, which is the main component, is prepared as a raw material.
  • metal elements other than lead and cadmium may be further contained as subcomponents.
  • the sub-ingredient can be at least one of silver, copper, antimony and bismuth.
  • the characteristics required for the tin molded product include ease of processing, rigidity when the tin molded product is used, and aesthetics such as brilliance and dullness when the tin molded product is used.
  • it is desirable that the composition ratio of each metal element is basically the same as the composition ratio of the target tin molded product.
  • the raw material prepared in step 110 may actually contain lead as an unavoidable impurity.
  • step 120 a heating step of heating the raw material prepared in step 110 and melting the raw material to form a molten metal is executed (step 120).
  • the temperature may be appropriately set, but it is desirable that the temperature is, for example, about 300 ° C. to 400 ° C.
  • a filtration step of filtering the molten metal obtained in step 120 with a filter (details will be described later) is executed (step 130).
  • the molten metal obtained by executing step 120 may be referred to as "melted metal before filtration”
  • the molten metal obtained by executing step 130 may be referred to as "melted metal after filtration”. It may be called.
  • the details of step 130 will be described later.
  • the molten metal after filtration obtained in step 130 is poured into a mold in the shape of a tin molded product, and a molding step in which the shape of the tin molded product is formed is executed (step 140).
  • the mold is made of iron oxide or the like.
  • a cooling step is executed in which the molten metal having the shape obtained in step 130 is cooled and the molten metal after filtration is solidified to obtain a tin molded product (step 150).
  • FIG. 14B is a flowchart showing a manufacturing procedure of the tin molded product of the second embodiment.
  • steps 210 to 230 are the same as steps 110 to 130 in FIG. 14A, and thus the description thereof will be omitted.
  • a cooling step is executed in which the molten metal after filtration obtained in step 230 is cooled and the molten metal after filtration is solidified to obtain a tin intermediate product (step 240).
  • the tin intermediate product is a product that is a material for producing a tin molded product.
  • the tin intermediate product can have a shape necessary for producing a tin molded product, and examples of the shape include an ingot shape, a plate shape, a rod shape, a wire shape, and a ball shape.
  • step 240 it is possible to appropriately select a cooling method according to the shape of the tin intermediate product to be obtained.
  • the above-mentioned molten metal after filtration may be poured into a mold made of iron oxide or the like and hardened.
  • the above-mentioned molten metal after filtration may be sandwiched between rollers or the like and hardened while being pressed.
  • the steps 210 to 240 can also be regarded as a method for manufacturing a tin intermediate product.
  • tin intermediate product obtained in step 240 is processed to form a tin molded product, and a molding step is executed (step 250).
  • the processing of tin intermediate products is not particularly limited as long as it is processing on metal materials, for example, press processing, tapping processing, bending processing, twisting processing, cutting processing, cutting processing, polishing processing, etching processing, surface treatment. Processing, sandblasting, etc. can be mentioned.
  • step 150 may include other steps.
  • gold leaf or the like can be applied to the surface or colored.
  • a colored layer is formed on the surface side of the tin molded product. This can be regarded as a coloring step of forming a coloring layer for coloring the tin molded product on the surface side.
  • the tin molded product produced according to FIGS. 14 (a) to 14 (b) is not particularly limited as long as it is formed by molding.
  • tin molded products include tableware such as cups, cups, bowls, plates, balls, bowls, spoons, and chopstick rests.
  • tin molded products include ornaments such as pendants and brooches.
  • the tin molded product may be, for example, daily necessities such as a vase, a flower pot, a water tub, and a wash basin.
  • the device used in the filtration step is the same as in the case of the solder product 20, and the filtration device 10 can be used. The same applies to the operation of the filtration device 10.
  • a carboxylic acid having 10 or more and 20 or less carbon atoms can be contained in addition to the above metal elements.
  • FIG. 15 (a) to 15 (b) are views showing tin molded products containing a carboxylic acid having 10 or more and 20 or less carbon atoms.
  • FIG. 15 (a) shows the tin molded product 30
  • FIG. 15 (b) shows an enlarged cross-sectional view of the surface portion of the tin molded product 30 shown in FIG. 15 (a).
  • the tin molded product 30 of the present embodiment includes a tin base portion 31 and a surface layer 32.
  • the tin molded product 30 contains a tin substrate portion 31 composed of tin as a main component, a carboxylic acid mainly distributed on the surface side to form a surface layer 32, and a carboxylic acid having 10 or more and 20 or less carbon atoms. Can be said to include.
  • the tin substrate portion 31 is mainly composed of the above-mentioned tin molded product. That is, tin (Sn) is the main component. Further, depending on the characteristics required for the tin molded product, in addition to tin as the main component, a metal element other than lead and cadmium may be further contained as a sub-component.
  • the surface layer 32 is mainly composed of the above-mentioned carboxylic acid. That is, the carboxylic acid is mainly distributed on the surface side of the tin molded product 30 to form the surface layer 32.
  • the surface layer 32 covers the entire surface of the tin molded product 30.
  • the carboxylic acid forms the surface layer 32 by being unevenly distributed on the surface side of the tin molded product 30, for example.
  • the surface layer 32 serves as a protective layer for the tin substrate portion 31. That is, the surface layer 32 suppresses oxygen and moisture in the air from reaching the tin substrate portion 31. Therefore, it can be said that the surface layer 32 is an oxidation-resistant film or a water-resistant film.
  • the carboxylic acid is preferably the same as that of the solder product 20 described above. That is, the carboxylic acid is more preferably a fatty acid having 12 or more and 16 or less carbon atoms. Among these, a monovalent fatty acid having 12 or more and 16 or less carbon atoms is more preferable. Further, among these, a monovalent saturated fatty acid having 12 or more and 16 or less carbon atoms is particularly preferable. Among the monovalent fats, palmitic acid having 16 carbon atoms is particularly preferable.
  • the "conductive member" in the present embodiment is a member including at least a part of the tin base portion 31 and the surface layer 32 described above.
  • Examples of the conductive member include a wire rod, a substrate, and a terminal.
  • the conductive member may be entirely composed of the above-mentioned tin base portion 31 and the surface layer 32, or may partially use the above-mentioned tin base portion 31 and the surface layer 32.
  • a plate-shaped electronic component in which the above-mentioned tin base portion 31 and the surface layer 32 are coated on a plate-shaped conductor can be mentioned.
  • the plate-shaped conductor is, for example, a copper plate.
  • the "wire material” is an electric wire containing at least a part of the tin base portion 31 and the surface layer 32 described above.
  • the wire rod may be entirely composed of the above-mentioned tin base portion 31 and the surface layer 32, or may partially use the above-mentioned tin base portion 31 and the surface layer 32.
  • the linear conductor is, for example, a copper wire. That is, in this case, the wire rod has the tin base portion 31 and the surface layer 32 coated on the outer surface of the copper wire.
  • the outer surface of the coated tin substrate portion 31 and the surface layer 32 may be further covered with an insulating film.
  • the insulating coating is made of, for example, a resin or the like. That is, it may be an insulated wire.
  • the "Flexible Printed Circuits (FPC)" in the present embodiment are flexible printed circuit boards.
  • the "flexible printed circuit board” is, for example, in the form of a thin film, and has a structure in which an adhesive layer is formed on a base film of an insulator, and a conductor foil is further bonded thereto.
  • This "flexible printed circuit board” includes terminals for connecting to a connector or the like. This terminal can also be said to be an electrode. Conventionally, this terminal is generally in the form of a conductive foil coated with gold foil or the like.
  • the surface of the conductive foil is coated with the tin substrate portion 31 and the surface layer 32 described above.
  • the conductive foil is, for example, a copper foil made of copper. That is, in this case, the terminal of the "flexible printed circuit board” has the above-mentioned tin substrate portion 31 and the surface layer 32 coated on the surface of the copper foil.
  • the tin substrate portion 31 and the surface layer 32 can be coated. Therefore, the cleaning agent does not remain. Therefore, such a problem is unlikely to occur, and a CO 2 reduction effect can be expected.
  • a pattern can be formed with a narrow gap. Therefore, the gap between the plurality of terminals of the "flexible printed circuit board" can also be narrowed.
  • the "electronic component” in the present embodiment is a component of an electronic circuit, and has a terminal that is electrically connected to a substrate, other electronic components, or the like.
  • the "electronic component” is not particularly limited, and includes, for example, a capacitor, a resistor, a sensor, a semiconductor, an integrated circuit, a connector, a micro LED display panel, and the like. This terminal can also be said to be an electrode.
  • the surface of the terminal is coated with the tin substrate portion 31 and the surface layer 32 described above.
  • the lead wire is a copper wire made of copper.
  • the terminal of the "electronic component” has the above-mentioned tin substrate portion 31 and the surface layer 32 coated on the surface of the copper wire.
  • the terminals of the "electronic component” of the present embodiment are coated with the tin substrate portion 31 and the surface layer 32 of the present embodiment, the component floating and crack generation are suppressed, the fluidity and wettability are improved, and the homogeneity is achieved. It is effective in achieving a large coating amount.
  • solder product of the present invention will be described in more detail based on Examples.
  • the present invention is not limited to the following examples as long as the gist of the present invention is not exceeded.
  • the present inventor manufactured a plurality of types of solder products under manufacturing conditions in which the presence or absence of the filtration step and the opening s of the filter 12 used in the filtration step were different, and evaluated the performance of each of the obtained solder products.
  • Table 1 shows the setting conditions of the filtration step in step 30 in the production of the solder products of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3.
  • solder raw material copper was used as a solder raw material at 0.7 wt.
  • a solder product generally called "Sn0.7Cu” was manufactured using a mixture of a lump of tin and a lump of copper, which was made of% and the balance was tin. Therefore, in each of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, the solder raw material does not contain solder debris such as dross.
  • Example 1 In the first embodiment, the solder product was manufactured by executing the filtration step by the filter 12 (filter: yes). More specifically, in Example 1, the pre-filtration molten metal 1 obtained by heating the solder raw material is filtered by a filter 12 having an opening s of 3 ⁇ m, and the obtained post-filtration molten metal 2 is obtained. By cooling, a solder product was obtained.
  • Example 2 the solder product was manufactured by executing the filtration step by the filter 12 (filter: yes). More specifically, in Example 2, the pre-filtration molten metal 1 obtained by heating the solder raw material is filtered by a filter 12 having an opening s of 5 ⁇ m, and the obtained post-filtered molten metal 2 is obtained. By cooling, a solder product was obtained.
  • Example 3 the solder product was manufactured by executing the filtration step by the filter 12 (filter: yes). More specifically, in Example 3, the unfiltered molten metal 1 obtained by heating the solder raw material is filtered by the filter 12 having the opening s set to 10 ⁇ m, and the obtained post-filtered molten metal 2 is obtained. By cooling, a solder product was obtained.
  • Comparative Example 1 a solder product was manufactured by executing the filtration step by the filter 12 (filter: yes). More specifically, in Comparative Example 1, the pre-filtration molten metal 1 obtained by heating the solder raw material was filtered by a filter 12 having an opening s of 20 ⁇ m, and the obtained post-filtration molten metal 2 was obtained. By cooling, a solder product was obtained.
  • Comparative Example 2 In Comparative Example 2, a solder product was manufactured by executing the filtration step by the filter 12 (filter: yes). More specifically, in Comparative Example 2, the molten metal 1 before filtration obtained by heating the solder raw material was filtered by a filter 12 having an opening s of 100 ⁇ m, and the obtained molten metal 2 after filtration was filtered. By cooling, a solder product was obtained.
  • Comparative Example 3 In Comparative Example 3, the solder product was manufactured without executing the filtration step by the filter 12 (filter: none). More specifically, in Comparative Example 3, a solder product was obtained by cooling the molten metal 1 before filtration as it was.
  • solder products As a scale for evaluating the solder products of each example and each comparative example, the state of occurrence of bridges (solder bridges) in the solder obtained by using various solder products for soldering and melting of various solder products. The viscosity of the solder melt obtained in this process and the oxygen concentration in the solder obtained by using various solder products for soldering were used.
  • solder bridge First, the evaluation of the solder bridge will be described. Here, the solder bridges were evaluated for all the solder products of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining the configuration of the evaluation substrate 100 used for evaluating the solder bridge.
  • FIG. 16A is a top view of the evaluation substrate 100 as viewed from the formation surface side of the first pattern group 101 to the third pattern group 103 (details will be described later).
  • FIG. 16B is a diagram for explaining the configuration of the first electrode group A to the fifth electrode group E (details will be described later) constituting the first pattern group 101.
  • FIG. 16C shows the electrode width F and the electrode height I of the simulated electrode 110 (details will be described later) in each of the first electrode group A to the fifth electrode group E, and two adjacent simulated electrodes. It is a figure for demonstrating the gap G and pitch H between 110.
  • the evaluation substrate 100 is composed of a rectangular glass epoxy (FR-4) plate (glass epoxy plate: thickness about 1.5 mm) and a plurality of simulated electrodes (thickness 18 ⁇ m) each composed of a copper layer. It has a group of patterns formed on one surface of a glass epoxy board. Then, the evaluation substrate 100 is obtained by removing a part of the copper foil in the substrate material having the glass epoxy plate and the copper foil by an etching treatment.
  • the lateral direction vertical direction in the figure
  • the longitudinal direction horizontal direction in the figure
  • the first pattern group 101 arranged in the upper row in the vertical direction along the horizontal direction and the second pattern group 102 arranged in the middle row in the vertical direction along the horizontal direction.
  • a third pattern group 103 arranged side by side in the horizontal direction are formed in the lower row in the vertical direction. Since the first pattern group 101 to the third pattern group 103 have a common configuration, the first pattern group 101 will be described below as an example.
  • the first pattern group 101 includes a first electrode group A arranged on the leftmost side of the evaluation substrate 100, a second electrode group B arranged adjacent to the right side of the first electrode group A, and a second electrode group B.
  • the third electrode group C arranged adjacent to the right side of the electrode group B
  • the fourth electrode group D arranged adjacent to the right side of the third electrode group C
  • it has a fifth electrode group E arranged on the rightmost side in the figure of the evaluation substrate 100.
  • the first electrode group A, the second electrode group B, the third electrode group C, the fourth electrode group D, and the fifth electrode group E each have a rectangular simulated electrode 110 extending in the vertical direction. It is configured by arranging 31 pieces in the direction.
  • the electrode width F is set to 0.2 mm
  • the gap G is set to 0.5 mm
  • the pitch H is set to 0.7 mm
  • the electrode height I is set to 15 mm.
  • the electrode width F is set to 0.2 mm
  • the gap G is set to 0.4 mm
  • the pitch H is set to 0.6 mm
  • the electrode height I is set to 15 mm.
  • the electrode width F is set to 0.2 mm
  • the gap G is set to 0.3 mm
  • the pitch H is set to 0.5 mm
  • the electrode height I is set to 15 mm.
  • the electrode width F is set to 0.2 mm
  • the gap G is set to 0.2 mm
  • the pitch H is set to 0.4 mm
  • the electrode height I is set to 15 mm.
  • the electrode width F is set to 0.15 mm
  • the gap G is set to 0.15 mm
  • the pitch H is set to 0.3 mm
  • the electrode height I is set to 15 mm.
  • the dimensions of the first electrode group A are 21 mm in width ⁇ 15 mm in length.
  • the dimensions of the second electrode group B are 18 mm in width ⁇ 15 mm in length.
  • the dimensions of the third electrode group C are 15 mm in width ⁇ 15 mm in length.
  • the dimensions of the fourth electrode group D are 12 mm in width ⁇ 15 mm in length.
  • the dimensions of the fifth electrode group E are 9 mm in width ⁇ 15 mm in length.
  • the evaluation substrate 100 not subjected to the surface treatment is referred to as an "untreated substrate”
  • the evaluation substrate 100 subjected to the surface treatment is referred to as a "treated substrate”.
  • the "untreated substrate” refers to a glass epoxy board in which a pattern group is formed by etching, and which is only washed with water.
  • the “treated substrate” refers to a glass epoxy board having a pattern group formed by etching, which has been washed with water to remove oxides existing on the surface.
  • a target solder product (here, any of the solder products of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3) is put into a solder bath (not shown) composed of SUS316L and heated. To obtain a solder melt obtained by melting a solder product. Next, the temperature of the solder melt in the solder bath was adjusted to 250 ° C. Subsequently, with respect to the solder melt in the solder bath, the evaluation substrate 100 (unprocessed substrate or treated) is in a state where the first pattern group 101 is on the upper side and the third pattern group 103 is on the lower side from above the solder tank. The finished substrate) was moved vertically downward, and the evaluation substrate 100 was immersed in the solder melt.
  • the moving speed of the evaluation substrate 100 at this time was 60 mm / s. Then, with the entire evaluation substrate 100 immersed in the solder melt, the movement of the evaluation substrate 100 was stopped, and the evaluation substrate 100 was held (immersed) only for 3 seconds. Then, the evaluation substrate 100 immersed in the solder melt was taken out from the solder melt by moving the evaluation substrate 100 vertically upward of the solder bath. The moving speed of the evaluation substrate 100 at this time was 60 mm / s.
  • solder that has transferred from the solder melt and solidified with cooling adheres to each simulated electrode 110 provided on the evaluation substrate 100.
  • the solder adhering to each of the two adjacent simulated electrodes 110 on the evaluation substrate 100 may be in an integrated state.
  • the integration of the solder adhering to the two adjacent simulated electrodes 110 is referred to as "a solder bridge has occurred".
  • each evaluation substrate 100 is provided with three pattern groups (first pattern group 101 to third pattern group 103), and each pattern group has five electrode groups (first pattern group 101). 1 electrode group A to 5th electrode group E) are provided. Since each of the electrode groups is composed of 31 simulated electrodes 110, the maximum number of solder bridges generated in each electrode group is 30.
  • the number of solder bridges generated at this portion is 1. did.
  • the maximum number of solder bridges generated in each of the three electrode groups having the same configuration is 90.
  • Table 2 shows the state of occurrence of solder bridges on the treated substrate (evaluation substrate 100) that was soldered using the solder product of Example 1.
  • Table 3 shows the state of occurrence of solder bridges on the treated substrate (evaluation substrate 100) that was soldered using the solder product of Comparative Example 3.
  • Table 4 shows the state of occurrence of solder bridges on the untreated substrate (evaluation substrate 100) that was soldered using the solder product of Example 1.
  • Table 5 shows the state of occurrence of solder bridges on the untreated substrate (evaluation substrate 100) that was soldered using the solder product of Comparative Example 3.
  • Tables 2 to 5 show the solder bridges generated in each of the first electrode group A to the fifth electrode group E constituting the first pattern group 101 to the third pattern group 103 formed on the evaluation substrate 100.
  • the relationship between the total number (pieces) and the occurrence rate (%) of the solder bridges generated in the three electrode groups (five of the first electrode group A to the fifth electrode group E) having the same configuration is shown. ..
  • Example 1 Processed substrate
  • Example 1 In the case of Example 1 (treated substrate), the total number of solder bridges in all the first electrode group A is 0 (occurrence rate: 0%), and the total number of solder bridges in all the second electrode group B is 2 (). Occurrence rate: 2%), and the total number of solder bridges in all the third electrode group C was 11 (occurrence rate: 12%). Further, in the case of Example 1 (processed substrate), the total number of solder bridges in all the fourth electrode group D is 30 (occurrence rate: 33%), and the total number of solder bridges in all the fifth electrode group E is 44. The number was (incidence rate: 49%). Therefore, in the case of Example 1 (treated substrate), the occurrence rate of the solder bridge was 0% at the lowest, and 50% or less (49%) at the highest.
  • Comparative Example 3 Processed substrate
  • the total number of solder bridges in all the first electrode group A is 1 (occurrence rate: 1%)
  • the total number of solder bridges in all the second electrode group B is 10 (the total number of solder bridges). Occurrence rate: 11%)
  • the total number of solder bridges in all the third electrode group C was 22 (occurrence rate: 24%).
  • the total number of solder bridges in all the fourth electrode group D is 48 (occurrence rate: 53%), and the total number of solder bridges in all the fifth electrode group E is 81. The number was (incidence rate: 90%). Therefore, in the case of Comparative Example 3 (treated substrate), the occurrence rate of the solder bridge was 1% at the lowest, and greatly exceeded 50% (90%) at the highest.
  • Example 1 (unprocessed substrate)
  • the case of Example 1 (unprocessed substrate) will be described with reference to Table 4.
  • the total number of solder bridges in all the first electrode group A is 0 (occurrence rate: 0%)
  • the total number of solder bridges in all the second electrode group B is 0 ().
  • the total number of solder bridges in all the third electrode group C was 6 (occurrence rate: 6.7%).
  • the total number of solder bridges in the total 4th electrode group D is 24 (occurrence rate: 27%)
  • the total number of solder bridges in the total 5th electrode group E is 25. The number was (incidence rate: 28%). Therefore, in the case of Example 1 (untreated substrate), the occurrence rate of the solder bridge was 0% at the lowest and 30% or less (28%) at the highest.
  • the total number of solder bridges in all the fourth electrode group D is 81 (occurrence rate: 90%), and the total number of solder bridges in all the fifth electrode group E is 90. The number was (incidence rate: 100%). Therefore, in the case of Comparative Example 3 (untreated substrate), the occurrence rate of the solder bridge was 83% at the lowest and 100% (all) at the highest.
  • Example 2 Example 3, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were also subjected to the same tests and evaluations as in Example 1 and Comparative Example 3.
  • Table 6 shows a list of evaluation results when the evaluation substrate 100 (treated substrate or untreated substrate) is soldered using the solder products of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3. There is.
  • Table 6 as the evaluation results for the treated substrates, those with the highest solder bridge occurrence rate of 50% or less are indicated by " ⁇ ", and those exceeding 50% are indicated by " ⁇ ". Each is shown.
  • the maximum value of the occurrence rate of the solder bridge is " ⁇ " when it is 30% or less, and "x" when it is over 30%. Each is shown.
  • the target solder product here, the solder product of Example 1 or Comparative Example 3
  • the target solder product of Example 1 or Comparative Example 3 is put into an alumina crucible (not shown) and heated in an argon atmosphere to solder.
  • a solder melt obtained by melting the product was obtained.
  • the temperature of the solder melt in the crucible was adjusted to 300 ° C.
  • the viscosity of the solder melt was measured every 5 ° C. until it reached 220 ° C. while gradually lowering the temperature of the solder melt from 300 ° C.
  • FIG. 17 is a diagram showing the relationship between temperature and viscosity in a solder melt obtained by melting the solder products of Example 1 and Comparative Example 3.
  • the horizontal axis is temperature (° C.) and the vertical axis is viscosity (Pa ⁇ s).
  • the viscosities of both Example 1 and Comparative Example 3 gradually increase as the temperature decreases.
  • the viscosity is about 0.0035 Pa ⁇ s to 0.004 Pa ⁇ s in Example 1, whereas the viscosity is 0.005 Pa ⁇ s in Comparative Example 3.
  • the soldered evaluation substrate 100 used in the evaluation of the solder bridge described above was produced by the procedure described above.
  • the solder product of Example 1 or Comparative Example 3 was used as the raw material of the solder melt.
  • oxygen in the depth direction in the solder is used by using a TOF-SIMS (Time of Flight-SIMS) device.
  • TOF-SIMS Time of Flight-SIMS
  • the concentration and the average oxygen concentration in the solder were determined.
  • three samples are prepared for each of Example 1 and Comparative Example 3 (Example 1-1 to Example 1-3, and Comparative Example 3-1 to Comparative Example 3-3). did.
  • FIG. 18A is a diagram showing the oxygen concentration distribution in the depth direction in the solder obtained by soldering the solder products of Example 1 and Comparative Example 3.
  • the horizontal axis is the depth (depth ( ⁇ m)) from the surface of the solder
  • the vertical axis is the oxygen concentration (Ocontent [au]).
  • FIG. 18B is a diagram showing the average oxygen concentration in each solder.
  • the horizontal axis is the name of each Example and each Comparative Example
  • the vertical axis is the average oxygen concentration (integral O content [a.u.]).
  • Examples 1-1 to 1-3 are one digit or more as compared with Comparative Examples 3-1 to 3-3. It is understood that the oxygen concentration is low at the double digit level.
  • the solder obtained by using the solder product of Example 1 may contain less metal oxide in the solder than the solder obtained by using the solder product of Comparative Example 3. It is thought that it is doing.
  • the fact that the amount of metal oxide contained in the solder is small means that the amount of foreign matter (solid matter) remaining unmelted in the solder melt is reduced.
  • the fact that the amount of foreign matter in the solder melt is reduced is considered to suggest that both "solder wetting property" and "solder breakability" can be improved.
  • FIG. 19 is an optical photograph of the residue remaining on the filter 12 after the filtration step of step 30 in the production of the solder product of Example 1.
  • FIG. 20 is a SEM (Scanning Electron Microscope) photograph of the residue shown in FIG.
  • FIG. 21 is an SEM photograph of the needle-shaped body present in the residue shown in FIG.
  • the residue as an example of the solid matter has an overall grayish color and has a structure in which sand-like particles are agglomerated. Therefore, it is suggested from the appearance that the residue shown in FIG. 19 contains a metal oxide.
  • the surface of the residue is like a cactus, and the needle-shaped spicules project from the surface of the residue.
  • a needle-like body is actually present not only on the surface of the residue but also inside the residue.
  • the needle-like body existing in the residue has a length of about 100 ⁇ m to 200 ⁇ m and a diameter of about 12 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the cross section of the needle-shaped body has a polygonal shape. This is considered to suggest that this needle-shaped body is composed of some kind of single crystal body.
  • this needle-shaped body can pass through the filter 12 in which the opening s is set to 20 ⁇ m or more. Further, this needle-shaped body can be maintained as it is in the absence of the filter 12. Therefore, it is considered that such needle-like bodies are contained as foreign substances in the solder products of Comparative Examples 1 to 3.
  • the diameter of the needle-shaped body present in the residue was about 12 ⁇ m to 20 ⁇ m as shown in FIG. 21. However, it is considered that the diameter of this needle-shaped body does not exceed 10 ⁇ m from the beginning, but gradually increases with growth, and when it becomes thick to some extent, the increase in diameter slows down. ..
  • solder products Next, the features of the solder products that can be manufactured by the above-mentioned solder product manufacturing method will be described.
  • Solder products consist of alloys in which multiple metal elements are mixed as a solder raw material.
  • the main component of the solder raw material is tin and a metal element other than lead is used as a sub-component
  • an alloy containing tin as a main component and a metal element other than lead as a sub-component becomes a solder product.
  • copper is used as an auxiliary component of the solder raw material, for example, the solder product becomes an alloy containing copper as an auxiliary component.
  • Solder products are manufactured by melting an alloy in which a plurality of metal elements are mixed to form a molten metal, removing solids derived from the alloy from the molten metal, and then solidifying the molten metal. Therefore, the solder product has a feature that the solid matter derived from the removed alloy does not remain when it is melted.
  • the solder product is a solder product manufactured by filtering the molten metal with a filter 12 having an opening s of 10 ⁇ m as described above and removing solid matter having a particle size of more than 10 ⁇ m from the molten metal
  • the solder product When the alloy constituting the above is melted, a solid substance derived from an alloy having a particle size of more than 10 ⁇ m does not remain in the molten alloy.
  • the solder product is a solder product produced by filtering the molten metal with a filter 12 having an opening s of 5 ⁇ m and 3 ⁇ m, respectively, and removing solids having a particle size of more than 5 ⁇ m and 3 ⁇ m from the molten metal.
  • solid matter derived from the alloy having a particle size of more than 5 ⁇ m and 3 ⁇ m does not remain in the molten alloy, respectively.
  • Table 7 shows the results of examining the content of solids remaining when the Sn—Cu-based solder products that have been commercially available are melted.
  • solder product manufactured by the above-mentioned method for manufacturing a solder product which includes a step of removing solids from the molten metal, no solids exceeding a certain particle size remain even when melted. It becomes a quality alloy. Therefore, it is possible to perform finer soldering as compared with conventional solder products.
  • new solder products may be manufactured by mixing a solder product that does not contain solids exceeding a certain particle size and a conventional solder product. That is, if it is required to improve the quality over the quality of the conventional solder product, it is manufactured by the conventional solder product and the above-mentioned solder product manufacturing method including a step of removing solid matter from the molten metal.
  • a new solder product can be manufactured by mixing the solder products.
  • the content of the solids derived from the alloy remaining in the molten alloy of the alloys having a particle size of more than 10 ⁇ m with respect to the alloy before melting is 0.03% by weight or less.
  • the content of the solids having a particle size of more than 5 ⁇ m with respect to the alloy before melting is 0.03% by weight.
  • the content of solids with a particle size of more than 3 ⁇ m in the alloy before melting is 0.03 weight. It is possible to manufacture solder products and the like having a percentage of% or less.
  • solder products When mixing conventional solder products, it is not limited to solder products that are commercially available, and may be mixed at the stage of raw materials for conventional solder products. Further, the timing of mixing the other metal elements with the alloy after removing the solid matter by filtration or the like may be any of before and after the solidification of the alloy. That is, a solder product may be produced by mixing other metal elements with the molten metal from which the solid matter has been removed by filtration or the like and solidifying the molten metal, or the molten metal from which the solid matter has been removed by filtration or the like is once solidified. After that, it may be melted again and mixed with other metal elements.
  • solder without mixing other metal elements with the alloy after the solids have been removed by filtration or the like. All you have to do is manufacture the product.
  • soldering parts Next, an example of soldered parts joined by the solder product manufactured by the above-mentioned solder product manufacturing method will be described.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of soldered parts joined by a solder product.
  • the soldered component 43 can be manufactured by joining the LED 41 to the substrate 42 in the solder product 20.
  • the solder product 20 In the melted state, the solder product 20 is filled in the solder pocket formed at the mounting position of the LED 41. Therefore, if the particle size of the solid matter remaining when the solder product 20 is melted is not smaller than at least the width and depth of the solder pocket, the solid matter protrudes from the solder pocket and fixes the LED 41 to the substrate 42 in the correct orientation. Can not do it.
  • an LED 41 having a light emitting portion size of 100 ⁇ m or less is called a micro LED, and the maximum width of the LED 41 is about 150 ⁇ m.
  • the width of the solder pocket is about 50 ⁇ m, and the depth is about 10 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • the particle size of the solid matter remaining when the solder product 20 is melted is 10 ⁇ m or less.
  • the particle size of the solid matter is 10 ⁇ m or less, if a plurality of solid matter enters the same solder pocket, the molten solder product 20 rises and the micro LEDs are joined in an inclined state. Occurs. Therefore, reducing the particle size of the solid matter remaining when the solder product 20 is melted to 5 ⁇ m or less leads to prevention of defects.
  • the particle size of the solid matter remaining when the solder product 20 is melted is 3 ⁇ m or less, the occurrence of defects is dramatically reduced and the micro LED is stably mounted on the substrate 42. It was confirmed that it can be soldered to.
  • soldered parts examples include a printed wiring board in addition to the soldered parts 43 in which the above-mentioned LED 41 is bonded to the substrate 42 with the solder product 20.
  • the wiring pattern of a printed wiring board to be soldered has been miniaturized (thinning).
  • L / S (line / space) value of a printed wiring board has been less than 100 ⁇ m for several years, and recently, a value of 10 ⁇ m / 10 ⁇ m has been studied.
  • a binary solder product called a Sn—Cu system containing tin (main component) and copper (sub component) has been described as an example.
  • examples of the binary solder products other than the Sn—Cu type include Sn—Ag type, Sn—Bi type and Sn—Zn type.
  • examples of the ternary solder product include Sn-Ag-Cu type, Sn-Ag-Bi type, Sn-Ag-In type, Sn-Zn-Bi type and Sn-Zn-Al type. ..
  • examples of the quaternary solder product include Sn-Ag-Cu-Bi type and Sn-Ag-In-Bi type. Furthermore, examples of the quintuple-based solder products include Sn-Ag-Cu-Ni-Ge series. The same result can be obtained for solder products of 6 elements or more.
  • the method of filtering the molten metal formed by melting the solder raw material by using the filter 12 has been described as an example, but the present invention is not limited to this.
  • a technique such as centrifugation or solid-liquid separation may be used to remove solid matter having a diameter of more than 10 ⁇ m (more preferably more than 5 ⁇ m) and existing in the molten metal from the molten metal. ..

Abstract

錫を主成分とし且つ副成分として鉛以外の金属元素からなる無鉛はんだ部21と、表面側に主に分布して表面層22をなし、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含むはんだ製品20。カルボン酸は、炭素数が12以上16以下の脂肪酸であることが好ましく、パルミチン酸であることがさらに好ましい。

Description

はんだ製品の製造方法、はんだ、はんだ付け部品、はんだ製品、プリント配線板、プリント回路板、線材、はんだ付け製品、フレキシブルプリント基板、電子部品、錫成形品の製造方法、錫中間製品の製造方法、錫成形品、錫中間製品および導電部材
 本発明は、はんだ製品の製造方法、はんだ、はんだ付け部品、はんだ製品、プリント配線板、プリント回路板、線材、はんだ付け製品、フレキシブルプリント基板、電子部品、錫成形品の製造方法、錫中間製品の製造方法、錫成形品、錫中間製品、導電部材に関する。
 特許文献1には、Sn、Ag、Cu、Ni、Sn-P合金からなる各原料を電気炉中で溶解して調整し、銀(Ag)を1.0~4.0重量%、銅(Cu)を2.0重量%以下、ニッケル(Ni)を0.5重量%以下、リン(P)を0.2重量%以下含有し、残部はスズ(Sn)及び不可避的不純物からなる、(鉛フリー)はんだ合金を製造することが記載されている。
特許第3296289号公報
 従来にあっては、はんだ付けを行って得られたはんだに、突起やコブ等の外観不良が生じることがあった。また、特定の部位に付着させたはんだと別の部位に付着させた他のはんだとが一体化する、「はんだブリッジ」と呼ばれる現象が発生することがあり、この場合には、一体化したはんだ同士の間で短絡が生じることになってしまう。
 また、近年では、電子回路部品の精密化に伴い、微小な部品をはんだ付けできるようにすることが求められている。具体例として、次世代ディスプレイの部品等として有望なマイクロ発光ダイオード(LED:light emitting diode)の幅は、150μm程度である。このため、マイクロLEDディスプレイを製作するためには、幅が50μm程度で深さが10μm~15μm程度の多数のはんだポケットを基板に形成し、基板に形成したはんだポケットにはんだを充填して多数のマイクロLEDをはんだ付けしなければならない。この場合、溶融したはんだに固形物が含まれていると、固形物がはんだポケットから突出し、マイクロLEDが傾斜した状態で基板に取付けられてしまう。
 さらに、従来のはんだ製品によりはんだ付けを行った場合、流動性が不足しやく、これにより、はんだの使用量が多くなることがある。この場合、例えば、CO2をより多く発生することになり、環境負荷が大きくなりやすい。
 そして、錫成形品を製造する際の溶湯に、金属酸化物などの酸化物等からなる固形物が混入することがある。この場合、錫成形品を作成する際に、例えば、曲げ加工するときには曲げにくくなり、また切削加工するときには切削痕である引き目が生じやすい。その結果、錫成形品の美観を損ねる場合がある。また、固形物が混入すると、曲げにくくなり、亀裂も生じやすくなる。
 本発明は、より微細なはんだ付けに適した、はんだ製品の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、はんだ付けを行う際に、はんだの流動性が、よりよいはんだ製品を製造することができるはんだ製品の製造方法を提供することを目的とする。
 また、本発明は、より微細なはんだ付けを高品質に行えることを目的とする。
 さらに、本発明は、傾斜した状態で接合されてしまう不具合抑制することができるはんだ付け部品を提供することを目的とする。
 また、本発明は、はんだ付けを行う際に、はんだの流動性が、よりよいはんだ製品を提供することを目的とする。
 さらに、本発明は、プリント基板と電子部品との接合部の密着度が向上し、接合強度が向上しやすいプリント配線板を提供することを目的とする。
 またさらに、本発明は、ニッケルメッキや金メッキが不要となるプリント回路板を提供することを目的とする。
 そして、本発明は、経時変化が生じにくい導電部材、線材、はんだ付け製品を提供することを目的とする。
 また、本発明は、端子に金箔をメッキする必要がないフレキシブルプリント基板を提供することを目的とする。
 さらに、本発明は、部品浮きやクラック発生を抑制することができる電子部品を提供することを目的とする。
 さらに、本発明は、酸化物等からなる固形物の混入がより少なく、錫成形品の美観を損ねにくいとともに、曲げやすく、亀裂も生じにくい錫成形品の製造方法や錫中間製品の製造方法を提供することを目的とする。
 また、本発明は、美観に優れた錫成形品を提供することを目的とする。
 さらに、本発明は、曲げやすく、亀裂も生じにくい錫中間製品を提供することを目的とする。
 本発明のはんだ製品の製造方法は、錫を主成分とし且つ副成分として鉛以外の金属元素を含む原材料を、加熱により融解させて溶湯とする加熱工程と、前記溶湯を、目開きが10μm以下に設定されたフィルタにてろ過するろ過工程と、ろ過された前記溶湯を、冷却により凝固させる冷却工程とを含んでいる。
 このようなはんだ製品の製造方法において、前記ろ過工程では、前記フィルタを加熱することを特徴とすることができる。
 また、前記ろ過工程では、前記フィルタとしてステンレス製の金網を用いることを特徴とすることができる。
 さらに、前記加熱工程では、前記原材料が、前記副成分となる前記金属元素として銅を含むことを特徴とすることができる。
 また、他の観点から捉えると、本発明のはんだ製品の製造方法は、錫を主成分とし且つ副成分として鉛以外の金属元素を含む原材料を、加熱により融解させて溶湯とする加熱工程と、230℃~260℃に設定された前記溶湯から、10μm超となる径を有し且つ当該溶湯中に存在する固形物を取り出す取出工程と、前記固形物が取り出された前記溶湯を、冷却により凝固させる冷却工程とを含んでいる。
 このようなはんだ製品の製造方法において前記取出工程では、前記溶湯を235℃~250℃に設定することを特徴とすることができる。
 また、前記取出工程では、前記溶湯から、5μm超となる前記固形物を取り出すことを特徴とすることができる。
 本発明の実施形態に係るはんだは、複数の金属元素を混合した合金から成るはんだであって、前記合金を融解させた場合に、前記合金の溶湯中に残留する前記合金由来の固形物のうち粒径が5μmを超える固形物の、前記融解前における前記合金に対する含有量が0.03重量%以下となるものである。
 また、本発明の実施形態に係るはんだ付け部品は、上述したはんだで接合されたものである。
 また、本発明の実施形態に係るはんだの製造方法は、複数の金属元素を混合した合金を融解させて溶湯とする工程と、粒径が10μmを超える前記合金由来の固形物を前記溶湯から除去する工程と、前記固形物が除去された後の前記溶湯を凝固させることによってはんだを製造する工程とを有するものである。
 本発明のはんだ製品は、錫を主成分とし且つ副成分として鉛以外の金属元素と、表面側に主に分布して表面層をなし、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含む。
 ここで、カルボン酸は、炭素数が12以上16以下の脂肪酸とすることができる。
 また、カルボン酸は、パルミチン酸とすることができる。
 また、副成分として銅を含むようにすることができる。
 また、本発明のはんだ製品の製造方法は、錫を主成分とし且つ副成分として鉛以外の金属元素と、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含む原材料を、加熱により融解させて溶湯とする加熱工程と、溶湯を、冷却により凝固させるとともに、カルボン酸を表面側に析出させる冷却工程とを含む。
 ここで、溶湯を、目開きが10μm以下に設定されたフィルタにてろ過するろ過工程をさらに含むことが好ましい。
 さらに、本発明のプリント配線板は、基板と、基板に、はんだによりはんだ付けされた電子部品と、を備え、はんだは、錫を主成分とし且つ副成分として鉛以外の金属元素と、表面側に主に分布して表面層をなし、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含む。
 またさらに、本発明のプリント回路板は、基板と、基板上に薄膜状に形成され、配線パターンをなす配線パターン層と、配線パターン層上に薄膜状に形成され、はんだを含む層であるはんだ層と、を備え、はんだ層のはんだは、錫を主成分とし且つ副成分として鉛以外の金属元素と、表面側に主に分布して表面層をなし、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含む。
 ここで、はんだ層に接合した電子部品をさらに備えるようにすることができる。
 また、電子部品は、はんだ層にはんだ付けにより接合し、はんだ付けをするはんだは、錫を主成分とし且つ副成分として鉛以外の金属元素と、表面側に主に分布し表面層を形成する、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含むようにすることができる。
 さらに、配線パターン層は、銅を含むようにすることができる。
 また、本発明の線材は、上記はんだ製品を少なくとも一部に含む。
 さらに、線状の導体に、上記はんだ製品がコーティングされているようにすることができる。
 そして、本発明のはんだ付け製品は、上記はんだ製品を介して被接続部材同士がはんだ付けされている。
 また、本発明のフレキシブルプリント基板は、端子を有するフレキシブルプリント基板であり、端子の表面に、上記はんだ製品を被覆したものである。
 さらに、本発明の電子部品は、端子を有する電子部品であり、端子の表面に、上記はんだ製品を被覆したものである。
 本発明の錫成形品の製造方法は、主成分である錫を含む原材料を、加熱により融解させて溶湯とする加熱工程と、溶湯を、目開きが10μm以下に設定されたフィルタにてろ過するろ過工程と、溶湯を、冷却により凝固させる冷却工程と錫成形品の形状とする成形工程と、を含む。
 ここで、原材料は、主成分である錫の他に、副成分として鉛およびカドミウム以外の金属元素をさらに含むようにすることができる。
 また、副成分は、銀、銅、アンチモン、ビスマスの少なくとも1つとすることができる。
 さらに、成形工程の後に、表面側に錫成形品を着色するための着色層を形成する着色工程をさらに含むようにすることができる。
 またさらに、着色層は、金箔とすることができる。
 そして、錫成形品は、食器とすることができる。
 また、原材料は、炭素数が10以上20以下のカルボン酸をさらに含むようにすることができる。
 さらに、カルボン酸は、パルミチン酸とすることができる。
 また、本発明の錫成形品の製造方法は、主成分である錫と、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含む原材料を、加熱により融解させて溶湯とする加熱工程と、溶湯を、冷却により凝固させるとともに、カルボン酸を表面側に析出させる冷却工程と錫成形品の形状とする成形工程と、を含む。
 ここで、カルボン酸は、炭素数が12以上16以下の脂肪酸であるとすることができる。
 また、カルボン酸は、パルミチン酸とすることができる。
 さらに、本発明の錫中間製品の製造方法は、主成分である錫を含む原材料を、加熱により融解させて溶湯とする加熱工程と、溶湯を、目開きが10μm以下に設定されたフィルタにてろ過するろ過工程と、溶湯を、冷却により凝固させる冷却工程とを含む。
 またさらに、本発明の錫中間製品の製造方法は、主成分である錫と、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含む原材料を、加熱により融解させて溶湯とする加熱工程と、溶湯を、冷却により凝固させるとともに、カルボン酸を表面側に析出させる冷却工程とを含む。
 そして、本発明の錫成形品は、主成分である錫と、表面側に主に分布して表面層をなし、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含む。
 ここで、表面側に錫成形品を着色するための着色層をさらに含むようにすることができる。
 また、主成分である錫の他に、副成分として鉛およびカドミウム以外の金属元素をさらに含むようにすることができる。
 また、本発明の錫中間製品は、主成分である錫と、表面側に主に分布して表面層をなし、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含む。
 さらに、本発明の導電部材は、主成分である錫と、表面側に主に分布して表面層をなし、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含む。
 またさらに、本発明の線材は、線状の導体と、線状の導体に被覆され、主成分である錫と、表面側に主に分布して表面層をなし、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含む被覆層と、を有する。
 また、本発明のフレキシブルプリント基板は、端子を有するフレキシブルプリント基板であり、端子の表面に、主成分である錫と、表面側に主に分布して表面層をなし、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を被覆したものである。
 さらに、本発明の電子部品は、端子を有する電子部品であり、端子の表面に、主成分である錫と、表面側に主に分布して表面層をなし、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を被覆したものである。
 本発明によれば、より微細なはんだ付けに適した、はんだ製品の製造方法を提供することができる。また、本発明は、はんだ付けを行う際に、はんだの流動性が、よりよいはんだ製品を製造することができるはんだ製品の製造方法を提供することができる。
 また、本発明は、より微細なはんだ付けを高品質に行えることことができる。
 さらに、本発明は、傾斜した状態で接合されてしまう不具合抑制することができるはんだ付け部品を提供することができる。
 また、本発明は、はんだ付けを行う際に、はんだの流動性が、よりよいはんだ製品等を提供することができる。
 さらに、本発明は、プリント基板と電子部品との接合部の密着度が向上し、接合強度が向上しやすいプリント配線板を提供することができる。
 またさらに、本発明は、ニッケルメッキや金メッキが不要となるプリント回路板を提供することができる。
 そして、本発明は、経時変化が生じにくい導電部材、線材、はんだ付け製品を提供することができる。
 また、本発明は、端子に金箔をメッキする必要がないフレキシブルプリント基板を提供することができる。
 さらに、本発明は、部品浮きやクラック発生を抑制することができる電子部品を提供することができる。
 さらに、本発明は、酸化物等からなる固形物の混入がより少なく、錫成形品の美観を損ねにくいとともに、曲げやすく、亀裂も生じにくい錫成形品の製造方法や錫中間製品の製造方法を提供することができる。
 また、本発明は、美観に優れた錫成形品を提供することができる。
 さらに、本発明は、曲げやすく、亀裂も生じにくい錫中間製品を提供することができる。
(a)~(b)は、本実施の形態のはんだ製品を示した図である。 (a)は、従来のはんだの状態を示した第1の例である。(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第1の例である。 (a)は、従来のはんだの状態を示した第2の例である。(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第2の例である。 (a)は、従来のはんだの状態を示した第3の例である。(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第3の例である。 (a)は、従来のはんだの状態を示した第4の例である。(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第4の例である。 (a)は、従来のはんだの状態を示した第5の例である。(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第5の例である。 (a)は、従来のはんだの状態を示した第6の例である。(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第6の例である。 (a)は、従来のはんだの状態を示した第7の例である。(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第7の例である。 (a)~(b)は、基板にはんだ付けする前の電子部品を示している。 (a)は、従来のはんだの状態を示した第8の例である。(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第8の例である。 電子部品を実装したプリント基板を示した図である。 本実施の形態のはんだ製品の製造手順を示すフローチャートである。 ステップ30のろ過工程の概要を説明するための図である。 (a)は、第1の実施形態の錫成形品の製造手順を示すフローチャートである。(b)は、第2の実施形態の錫成形品の製造手順を示すフローチャートである。 (a)~(b)は、炭素数が10以上20以下のカルボン酸を含んだ錫成形品を示した図である。 (a)~(c)は、はんだブリッジの評価に用いた、評価基板の構成を説明するための図である。 実施例1および比較例3のはんだ製品を融解させて得たはんだ融液における、温度と粘度との関係を示す図である。 (a)は、実施例1および比較例3のはんだ製品をはんだ付けして得たはんだにおける深さ方向の酸素濃度分布を示す図であり、(b)は各はんだ内における平均酸素濃度を示す図である。 実施例1のはんだ製品の製造において、ろ過工程後のフィルタ上に残った残渣の光学写真である。 図19に示す残渣のSEM写真である。 図20に示す残渣に存在する針状体のSEM写真である。 はんだ製品で接合されたはんだ付け部品の例を示す図である。
 以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で参照する図面における各部の大きさや厚さ等は、実際の寸法とは異なっている場合がある。
[用語の定義]
 最初に、本実施の形態で用いる、いくつかの用語の定義について説明を行う。
(無鉛はんだ)
 本実施の形態における「無鉛はんだ」とは、錫(Sn)を主成分とするとともに、鉛(Pb)以外の金属元素を副成分として含む、複数の金属元素の混合物をいう。
 ここで、副成分となる金属元素は、鉛以外であれば、いかなる金属元素であってもよく、例えば銅(Cu)、銀(Ag)、ビスマス(Bi)、亜鉛(Zn)等を挙げることができる。そして、これらの中でも、安価に入手することが可能な、銅を用いることが望ましい。
 また、副成分となる金属元素は、1種類だけでなく2種類以上(例えば銀および銅など)を含むものであってもよい。
 なお、本実施の形態の「無鉛はんだ」は、「無鉛」と称してはいるものの、実際には、不可避不純物として鉛を含んでいることがあり得る。
(はんだ製品)
 本実施の形態における「はんだ製品」とは、上述した「無鉛はんだ」によって対象となる金属材料を接合する、はんだ付けで用いられるものをいう。
 ここで、「はんだ製品」としては、板状や棒状のもの(インゴット、板、棒)、線状のもの(ワイヤ)、球状のもの(ボール)等を挙げることができる。また、はんだ製品は、フラックスを含んでいてもよい。よって、例えば、微細なはんだ粉末をフラックスで混練したペースト状のクリームはんだ、フラックスを芯状に内包した糸状の糸はんだなどもはんだ製品に含まれる。
(はんだ原料)
 本実施の形態における「はんだ原料」とは、上述した「はんだ製品」を製造する際に、その原材料として用いられるものをいう。
 ここで、「はんだ原料」としては、上述した主成分および副成分を構成する金属元素単体や、これらの合金等を挙げることができる。さらに、「はんだ原料」としては、上述した炭素数が10以上20以下のカルボン酸を挙げることができる。また、本実施の形態では、「はんだ原料」として、上述した「はんだ製品」を用いてはんだ付けを行うことに伴って生じた、はんだ屑を用いることもある。そして、これらの「はんだ原料」(特にはんだ屑)には、各種金属の酸化物や各種不純物が混入していることがあり得る。
(はんだ)
 本実施の形態における「はんだ」とは、上述した「はんだ製品」が、はんだ付けによる接合に伴って、接合の対象となる金属材料側に転移・付着したものをいう。尚、本実施の形態においては、はんだ付け前における金属の混合物である「はんだ製品」と区別するために、はんだ付け後における金属の混合物を「はんだ」と称するが、実際の「はんだ」とは、物体を接合するための合金を意味し、はんだ付け前の合金であるか、はんだ付け後の合金であるかを問わない。
(線材)
 本実施の形態における「線材」とは、上述した「はんだ製品」を少なくとも一部に含む電線である。線材は、全てが上述した「はんだ製品」からなっていてもよく、一部に上述した「はんだ製品」を使用していてもよい。一部に使用する例としては、線状の導体に、上述した「はんだ製品」が被覆されている電線が挙げられる。線状の導体は、例えば、銅線である。即ち、この場合、線材は、銅線の外表面に上述した「はんだ製品」がコーティングされているものとなる。また、線材としては、被覆された「はんだ製品」の外表面を、さらに絶縁性の被膜により覆うようにしてもよい。絶縁性の被膜は、例えば、樹脂等からなる。つまり絶縁電線としてもよい。
(はんだ付け製品)
 本実施の形態における「はんだ付け製品」とは、上述した「はんだ製品」を介して被接続部材同士がはんだ付けされているものを含む製品をいう。ここで被接続部材は、はんだ付けにより接続される複数の部材であり、はんだ付けできるものであれば、特に限られるものではない。被接続部材は、例えば、金属からなる部材、陶磁器やガラス等のセラミックスからなる部材などである。被接続部材同士をはんだ付けしたものは、例えば、プリント基板、このプリント基板を用いた電気製品、ペンダントやブローチなどの装飾品、ステンドグラス、金属板同士をはんだ付けした筐体などが挙げられる。
(「無鉛はんだ」、「はんだ製品」、「はんだ原料」および「はんだ」の関係)
 したがって、本実施の形態では、「はんだ原料」を用いて、「無鉛はんだ」で構成された「はんだ製品」を製造し、さらに、この「はんだ製品」を用いて、対象となる金属材料にはんだ付けを行うことにより、金属材料に「はんだ」が転移・付着することになる。そして、この「はんだ製品」を用いて、はんだ付けされて製造された製品が、「はんだ付け製品」となる。
(フレキシブルプリント基板)
 本実施の形態における「フレキシブルプリント基板(FPC(Flexible Printed Circuits))」とは、可撓性のある、プリント基板である。「フレキシブルプリント基板」は、例えば、薄膜状であり、絶縁体のベースフィルムの上に接着層を形成し、さらにその上に、導体箔が貼り合わされた構造をなす。この「フレキシブルプリント基板」は、コネクタ等と接続する端子を備える。この端子は、電極であると言うこともできる。そしてこの端子は、従来は、導電箔に金箔等が被覆される形態が一般的である。一方、本実施の形態の「フレキシブルプリント基板」の端子は、導電箔の表面に上述した「はんだ製品」が被覆されている。導電箔は、例えば、銅からなる銅箔である。即ち、この場合、「フレキシブルプリント基板」の端子は、銅箔の表面に上述した「はんだ製品」がコーティングされているものとなる。従来は、金箔をメッキするために、メッキ着床部を洗浄する必要があり、洗浄する際に使用する洗浄剤が、洗浄後に残存する場合があった。そして残存した洗浄剤が、接触不良、亀裂、接合部の劣化などの不具合の原因となっていた。本実施の形態では、端子を予め洗浄する必要はなく「はんだ製品」を被覆することができる。そのため、洗浄剤が残存することがない。よって、このような不具合が生じにくく、さらにCO2削減効果も期待できる。そして、詳しくは後述するが、本実施の形態の「はんだ製品」を用いたはんだの場合、狭いギャップでパターンを形成することができる。よって、同様に、「フレキシブルプリント基板」の複数の端子間のギャップについても、より狭くすることができる。
(電子部品)
 本実施の形態における「電子部品」とは、電子回路の部品であり、基板や他の電子部品等と電気的に接続する端子を有する。「電子部品」は、特に限られるものではなく、例えば、コンデンサ、抵抗、センサ、半導体、集積回路、コネクタ、マイクロLED(Micro LED  Display)パネルなどである。この端子は、電極であると言うこともできる。そしてこの端子は、端子の表面に上述した「はんだ製品」が被覆されている。導線は、銅からなる銅線である。即ち、この場合、「電子部品」の端子は、銅線の表面に上述した「はんだ製品」がコーティングされているものとなる。そして、詳しくは後述するが、本実施の形態の「はんだ製品」を用いたはんだの場合、部品浮きやクラック発生が抑制できる。また、流動性や濡れ性の向上や均質な塗布量を実現できる。よって、同様に、「電子部品」の端子に本実施の形態の「はんだ製品」を被覆した場合も、部品浮きやクラック発生の抑制、流動性や濡れ性の向上、均質な塗布量の実現に効果的である。
(溶湯)
 本実施の形態における「溶湯」は、「はんだ製品」の原材料となる「はんだ原料」を、加熱により融解させたものをいう。
(はんだ融液)
 本実施の形態における「はんだ融液」は、「はんだ」の原材料となる「はんだ製品」を、加熱により融解させたものをいう。
[はんだ製品]
 次に、本実施の形態におけるはんだ製品について説明を行う。
 図1(a)~(b)は、本実施の形態のはんだ製品を示した図である。
 このうち、図1(a)は、はんだ製品20を示し、図1(b)は、図1(a)に示したはんだ製品20の表面部の断面拡大図を示している。
 図1(b)に図示するように、本実施の形態のはんだ製品20は、無鉛はんだ部21と、表面層22とを含む。
 無鉛はんだ部21は、主に上述した無鉛はんだからなる。即ち、錫(Sn)を主成分とするとともに、鉛(Pb)以外の金属元素を副成分として含む。また、本実施の形態の無鉛はんだ部21には、酸化物等の固形物や針状結晶の含有量が従来より少ない。
 表面層22は、主に上述したカルボン酸からなる。つまり、カルボン酸は、はんだ製品20の表面側に主に分布して表面層22をなす。表面層22は、はんだ製品20の表面全体を覆う。カルボン酸は、例えば、はんだ製品20の表面側に偏在することで、表面層22を形成する。
 そしてこれにより、表面層22は、無鉛はんだ部21の保護層としての役割を担う。つまり、表面層22は、空気中の酸素や水分が、無鉛はんだ部21に達することを抑制する。よって、表面層22は、耐酸化膜や耐水膜であると言うこともできる。よって、はんだ製品20が、例えば、クリームはんだである場合、常温での保存が可能となる。従来は、クリームはんだは、酸化や吸湿が生じやすいことから、冷蔵庫等を利用した低温保存が一般的であった。一方、本実施の形態のクリームはんだは、これに含まれるはんだ粉末に表面層22が存在するため、酸化や吸湿が生じにくい。そのため、常温保存が可能となる。また、保存可能期間も長く、ロスが発生しにくいことから、環境性能に優れ、CO2削減効果も期待できる。
 また、カルボン酸は、上述したように、炭素数が10以上20以下である。炭素数が10未満であると、カルボン酸が表面層22を形成しにくくなる。また、炭素数が20を超えると、溶湯の中で分散しにくくなる。この場合もカルボン酸が表面層22を形成しにくくなる。
 ただし、カルボン酸は、炭素数が12以上16以下の脂肪酸であることが、より好ましい。そしてこの中でも、炭素数が12以上16以下の1価の脂肪酸であることがさらに好ましい。さらにこの中でも、炭素数が12以上16以下の1価の飽和脂肪酸であることが特に好ましい。
 1価の飽和脂肪酸としては、炭素数12のラウリン酸(CH3-(CH210-COOH)、炭素数14のミリスチン酸(CH3-(CH212-COOH)、炭素数15のペンタデシル酸(CH3-(CH213-COOH)、炭素数16のパルミチン酸(CH3-(CH214-COOH)などが挙げられる。
 そして、1価の脂肪の中でも、炭素数が16のパルミチン酸であることが特に好ましい。パルミチン酸は、融点62.9℃、沸点351℃~352℃であり、はんだ付け温度範囲の200℃~300℃において、溶融液状として存在し、はんだが固形化した後に表面に固着しやすい。この場合、パルミチン酸は、無鉛はんだとの相性がよいと言うこともできる。また、はんだ付けする際のはんだの流動性が向上する。炭素数が16を超える場合、および炭素数が16未満であると、はんだ付け温度範囲で溶融液状とならない場合がある。また、はんだ付けする際のはんだの流動性が、パルミチン酸に比較して、低くなりやすい。
 パルミチン酸は、例えば、ヤシ油やヤシ油廃棄物中に含まれ、これらから抽出することができる。よって、この点で、パルミチン酸は、植物製材料であり、再生可能な原料であると言うことができる。また、パルミチン酸は、人体皮膚への影響が少なく、安全性に優れる。なお、パルミチン酸は、ヤシ油等から抽出せずに、他の原料から抽出してもよく、化学合成により作成してもよい。
 なお、1価の飽和脂肪酸でない1価の脂肪酸としては、1価の不飽和脂肪酸が挙げられる。これは、例えば、炭素数が18である、オレイン酸(CH3-(CH27-CH=CH-(CH27-COOH)、リノール酸(CH3-(CH24-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH27-COOH)、リノレン酸(CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH27-COOH)などである。
 さらに、1価の脂肪酸でない脂肪酸としては、ジカルボン酸である2価の脂肪酸が挙げられる。これは、例えば、炭素数が10であるセバシン酸(HOOC-(CH28-COOH)、炭素数が13であるトリデカン二酸(HOOC-(CH211-COOH)などである。
 またさらに、炭素数が12以上16以下でなく、炭素数が10以上20以下であるカルボン酸としては、炭素数が10であるセバシン酸(CH3-(CH28-COOH)、炭素数が18であるステアリン酸(CH3-(CH216-COOH)、炭素数が20のアラキジン酸(CH3-(CH218-COOH)などが挙げられる。
 表面層22の厚さは、例えば、1nm以上1μm以下である。なお、表面層22は、例えば、カルボン酸の単分子膜である。表面層22が、カルボン酸の単分子膜であった場合、表面層22の厚さは、例えば、1nm以上4nm以下である。ただし、単分子膜とならず、その結果、これよりも厚くなってもよい。なお、表面層22が、パルミチン酸の単分子膜であったときは、表面層22の厚さは、約2.5nmである。
[はんだ]
 次に、本実施の形態におけるはんだについて説明を行う。ここでは、本実施の形態のはんだが使用されたプリント基板について説明を行う。
 なお、以下で説明する従来のはんだは、銅を0.7wt.%とし残部を錫とした組成を有する無鉛はんだである。そして、本実施のはんだは、これに、上記カルボン酸を含む無鉛はんだである。
 図2(a)は、従来のはんだの状態を示した第1の例である。また、図2(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第1の例である。
 ここでは、プリント配線板上で、はんだにより所定の電極幅Fおよび所定のギャップGで、複数のパターンPを形成した場合を示している。この場合、電極幅Fは、10μmである。また、所定のギャップGは、5μm、10μm、20μm、40μm、80μm、160μm、320μmとしている。そして、図2(a)は、従来のはんだ20aにより、各パターンPを形成した場合を示し、図2(b)は、本実施の形態のはんだ製品20を使用したはんだ20bにより、各パターンPを形成した場合を示している。
 図2(a)および図2(b)を比較すると、図2(a)のはんだ20aは、ギャップGが、20μm以下では、隣接するパターンP同士が短絡する。つまり、いわゆるはんだブリッジBrが発生する。対して、図2(b)のはんだ20bは、全てのパターンPを形成することができる。即ち、例えば、電子部品の電極をはんだ付けする場合などは、電極同士の間隔が狭くても、短絡せずにはんだ付けできることを意味する。これは、従来のはんだ20aには、酸化物等の固形物や針状結晶が含まれ、本実施の形態のはんだ20bには、この固形物や針状結晶が少量である点に起因する。即ち、従来のはんだ20aでは、固形物や針状結晶がより多く含まれることで、狭いギャップGでパターンPを形成することが困難である。一方、本実施の形態のはんだ20aでは、固形物や針状結晶が少量であることで、狭いギャップGでパターンPを形成することがより容易となる。
 また、本実施の形態のはんだ製品20の特徴点の1つとして、はんだ製品20を用いたはんだは、流動性がよく、プリント配線への濡れ性が、従来よりよいことが挙げられる。そのため、はんだが、パターンPから、膨れ出ることが生じにくい。
 図3(a)は、従来のはんだの状態を示した第2の例である。また、図3(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第2の例である。
 ここでは、基板111のパッド111aに、電子部品112の電極112aを、はんだ付けした場合を示している。そして、図3(a)は、従来のはんだ20aによりはんだ付けをした場合を示し、図3(b)は、本実施の形態のはんだ製品20を使用したはんだ20bによりはんだ付けをした場合を示している。なお、はんだ20a、20bの付着を防止するためのソルダレジスト250が形成されている。ソルダレジスト250以外の箇所にはんだ20a、20bが付着する。なお、ソルダレジスト250の作用については、以後説明する例でも、同様である。
 また、本実施の形態のはんだ製品20は、図2の場合と同様に、流動性がよく、パッド111aや電極112aへの濡れ性が、従来よりよい。よって、図3(a)および図3(b)を比較すると、図3(a)のはんだ20aは、流動性が悪く、パッド111aや電極112aへの濡れ性が悪いため、はんだ20aの付着量を多くしないと、これらが接合しない。対して、図3(b)のはんだ20bは、流動性がよく、パッド111aや電極112aへの濡れ性がよいため、はんだ20bの付着量が少なくても、これらが接合する。よって、はんだ付けの際のはんだ20bの使用量が低減される。そのため、CO2削減効果も期待できる。
 図4(a)は、従来のはんだの状態を示した第3の例である。また、図4(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第3の例である。
 ここでは、基板111のパッド111a上に、はんだをコーティングした場合を示している。図4(a)および図4(b)を比較すると、図4(a)は、従来のはんだ20aによりコーティングをした場合を示し、図4(b)は、本実施の形態のはんだ製品20を使用したはんだ20bによりコーティングした場合を示している。
 図4(a)および図4(b)を比較すると、図4(a)のはんだ20aよりも図4(b)のはんだ20bの方が、表面が滑らかになる。これは、はんだ20aよりもはんだ20bの方が、流動性がよく、パッド111aのへの濡れ性がよいこと、また、酸化物等の固形物や針状結晶が少量であることに起因する。
 図5(a)は、従来のはんだの状態を示した第4の例である。また、図5(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第4の例である。
 ここでは、基板111のパッド111aに、電子部品112の電極112aを、はんだ付けするとともに、パッド111aおよび電極112aをはんだでコーティングした場合を示している。そして、図5(a)は、従来のはんだ20aによりはんだ付けをした場合を示し、図5(b)は、本実施の形態のはんだ製品20を使用したはんだ20bによりはんだ付けをした場合を示している。
 図5(a)および図5(b)を比較すると、図5(a)のはんだ20aは、流動性が悪く、パッド111aや電極112aへの濡れ性が悪いため、はんだ20aの付着量を多くしないと、これらが接合し、さらに、コーティングできない。対して、図5(b)のはんだ20bは、流動性がよく、パッド111aや電極112aへの濡れ性がよいため、はんだ20bの付着量が少なくても、これらが接合し、さらにコーティングされる。
 図6(a)は、従来のはんだの状態を示した第5の例である。また、図6(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第5の例である。
 ここでは、基板111のパッド111aに、電子部品112の電極112aを、はんだ付けした状態を示している。そして、図6(a)は、従来のはんだ20aによりはんだ付けをした場合を示し、図6(b)は、本実施の形態のはんだ製品20を使用したはんだ20bによりはんだ付けをした場合を示している。
 図6(a)および図6(b)を比較すると、図6(a)のはんだ20aは、その量がより多いため、酸化物等の固形物、針状結晶、ボイドDfが含まれやすい。対して、図6(b)のはんだ20bは、その量が図6(a)の場合に比べ少ないため、酸化物等の固形物、針状結晶、ボイドDfが含まれにくい。
 また、酸化物等の固形物、針状結晶、ボイドDfが含まれにくいことから、接合強度についても、はんだ20aよりも、はんだ20bの方が高くなる。
 図7(a)は、従来のはんだの状態を示した第6の例である。また、図7(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第6の例である。
 ここでは、基板111のパッド111aに、電子部品112の電極112aを、はんだ付けした状態を示している。この場合、はんだ付け後の経時変化について図示している。そして、図7(a)は、従来のはんだ20aによりはんだ付けをした場合を示し、図7(b)は、本実施の形態のはんだ製品20を使用したはんだ20bによりはんだ付けをした場合を示している。
 図7(a)および図7(b)を比較すると、図7(a)のはんだ20aは、クラックKrが入りやすい。これは、はんだ20aに、振動が加わったり、温度変化による膨張、収縮が生じたときに、酸化物等の固形物、針状結晶、ボイドDfが含まれると、クラックKrが生じやすいことに起因する。即ち、プリント基板等に交番荷重が発生し、長期的に劣化が生じた結果、はんだの導体環境が破断に至り、導通機能が消失することが懸念される。そして、クラックKrが生じることで、はんだ20aが酸化しやすい。対して、図7(b)のはんだ20bは、酸化物等の固形物、針状結晶、ボイドDfが含まれにくい。よって、クラックKrが生じにくく、その結果、経時変化が生じにくい。そして、クラックKrが生じにくいため、はんだ20bが酸化しにくい。また、はんだ20bの表面では、図1(b)で説明した場合と同様に、カルボン酸が表面層22を形成する。よって、表面層22が耐酸化膜となり、はんだ20bの酸化が抑制され、はんだ20bに経時変化がさらに生じにくい。
 従来、はんだ付けの際に、酸素を排除した窒素環境下で行う窒素リフロー装置で行う場合がある。この方法では、はんだ付けの際に、はんだの酸化物であるドロスの発生が、抑制できる。よって、図2に説明したような狭いピッチPではんだ付けをする場合に、改善が期待できる。しかしながら、本実施の形態のはんだ20bの水準まで改善するのは困難である。また、従来のはんだには、固形物や針状結晶が含まれることから、上記クラックKrの抑制には効果がない。また、表面層22がないため、酸化による経時変化の抑制にも効果がない。
 なお、本実施の形態のはんだ20bを形成するのに、窒素リフロー装置で行うことを排除するものではなく、この装置を使用しない場合に比べ、ドロスの発生のさらなる抑制が期待できる。
 図8(a)は、従来のはんだの状態を示した第7の例である。また、図8(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第7の例である。
 ここでは、基板111のパッド111aに、電子部品112の電極112aを、はんだ付けした状態を示している。そして、図8(a)は、従来のはんだ20aによりはんだ付けをした場合を示し、図8(b)は、本実施の形態のはんだ製品20を使用したはんだ20bによりはんだ付けをした場合を示している。
 図8(a)および図8(b)を比較すると、図8(a)のはんだ20aは、酸化物等の固形物、針状結晶、ボイドDfが含まれる、よって、これに起因して、電子部品112が、基板111から浮き上がる部品浮きが発生しやすい。対して、図8(b)のはんだ20bは、酸化物等の固形物、針状結晶、ボイドDfが含まれにくい。よって、部品浮きが発生しにくい。
 また、図9(a)~(b)は、基板111にはんだ付けする前の電子部品112を示している。
 ここでは、電子部品112は、電極112aに予めはんだをコーティングした場合を示している。そしてこの状態から、電子部品112を、図8で示したように、さらにはんだ付けし、基板111と接合させる場合がある。
 このうち、図9(a)は、従来のはんだ20aによりコーティングをした場合を示し、図9(b)は、本実施の形態のはんだ製品20を使用したはんだ20bによりコーティングをした場合を示している。
 図9(a)および図9(b)を比較すると、図9(a)のはんだ20aよりも図9(b)のはんだ20bの方が、表面が滑らかになる。これは、はんだ20aよりもはんだ20bの方が、流動性がよく、パッド111aのへの濡れ性がよいことに起因する。
 そして、図9(b)のはんだ20bの方が図9(a)のはんだ20aよりも、より均質にはんだ20bがコーティングされるため、部品浮きが発生しにくく、ボイドDfやクラックKrが生じにくくなる。
 図10(a)は、従来のはんだの状態を示した第8の例である。また、図9(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第8の例である。
 ここでは、電子部品を実装する前のプリント基板について示している。このプリント基板は、プリント回路板とも言われる。そして、図10(a)は、従来のプリント基板200を示し、図10(b)は、本実施の形態のはんだ製品20を使用したプリント基板200を示している。
 図10(a)に示した従来のプリント基板200は、基板210の上に、配線パターンとして銅パターン220が施される。この銅パターン220は、基板210上に薄膜状に形成され、配線パターンをなす配線パターン層の一例である。そして、銅パターン220上に、ニッケルメッキ230と、金メッキ240が積層する。また、はんだ20aの付着を防止するためのソルダレジスト250が形成されている。ニッケルメッキ230および金メッキ240は、プリント基板200の耐久性向上のために形成される。
 図10(b)に示した本実施の形態のプリント基板200は、基板210の上に、回路パターンとして銅パターン220が施され、ソルダレジスト250が形成される点では、図10(a)と同様である。対して、本実施の形態のプリント基板200は、銅パターン220上に、はんだコート260がコーティングされる点で異なる。はんだコート260は、はんだ20bからなる。はんだコート260は、銅パターン220上に薄膜状に形成され、はんだを含む層であるはんだ層の一例である。
 つまり、本実施の形態のプリント基板200は、ニッケルメッキ230および金メッキ240が不要であり、これらより廉価なはんだコート260で代用できる。本実施の形態のはんだコート260は、はんだ20bからなるため、酸化物等の固形物、針状結晶、ボイドDfが含まれにくい。また、はんだコート260には、表面層22が保護層として形成されることから、経時変化が生じにくく、プリント基板200の経時変化が生じにくい。よって、ニッケルメッキ230および金メッキ240が不要となる。
 また、本実施の形態のプリント基板200は、さらに電子部品112を実装したものであってもよい。このプリント基板は、プリント配線板とも言われる。
 図11は、電子部品112を実装したプリント基板200を示した図である。
 この場合、電子部品112は、はんだコート260にはんだ付けにより接合する場合を示している。具体的には、電子部品112の電極112aが、はんだ20bによりはんだ付けされ、はんだコート260に接合する。なおこの場合、はんだ20bによるはんだ付けの際、はんだ20bとはんだコート260とは、双方ともいったん溶融した後、一体化して固形化する。よって、図示するように、これらの区別は付かなくなる。またこの場合、はんだコート260を構成するはんだ20bとはんだ付けするはんだ20bとは、同じ組成であってもよく、上述した範囲内であれば、異なる組成であってもよい。ただし、ただし、組成に関係なく、粗大化した固形物や針状結晶を含まないはんだコート260やはんだ20bの方が接合強度が向上しやすい。
 また、図10(a)に示した従来のプリント基板200に対し、電子部品112をはんだ20bにより接合するようにしてもよい。この場合、電子部品112を装着する前のプリント基板200は、従来と同じであるが、はんだ付けの際に本実施の形態のはんだ20bを使用することで、接合強度が向上し、経時変化が生じにくくなる。つまり、はんだ20bは、従来のはんだ20aに対し、酸化物等の固形物、針状結晶、ボイドDf等が含まれにくい。そのため、プリント基板200と電子部品112との接合部の密着度が向上し、接合強度が向上しやすい。そしてその結果、経時変化が生じにくい。
[はんだ製品20の製造方法]
 次に、本実施の形態におけるはんだ製品20の製造方法について説明を行う。
 図12は、本実施の形態のはんだ製品20の製造手順を示すフローチャートである。
 ここでは、まず、はんだ製品20の原材料となる、はんだ原料を準備する準備工程を実行する(ステップ10)。
 ステップ10では、はんだ原料として、錫を主成分とし、鉛以外の金属元素を含むはんだ原料を準備する。このとき、各金属元素の組成比は、基本的に、目標とするはんだ製品20での組成比と同じにすることが望ましい。なお、ステップ10で準備されるはんだ原料には、実際には、不可避不純物として鉛が含まれていることがあり得る。また、ステップ10では、はんだ原料として、炭素数が10以上20以下のカルボン酸を準備する。
 次に、ステップ10で準備したはんだ原料を加熱し、はんだ原料を融解させて溶湯とする、加熱工程を実行する(ステップ20)。
 ステップ20では、上述したはんだ原料が融解するのであれば、その温度については適宜設定してかまわないが、いわゆる無鉛はんだからなるはんだ製品20を製造する場合には、300℃~400℃程度とすることが望ましい。
 そして、パルミチン酸等の上記カルボン酸は、溶湯中で酸素を吸着する効果がある。そのため、はんだ製品中に酸化物等の固形物や針状結晶が混入することが抑制される。また、はんだ製品20中の酸素が低減される。また、はんだ付けのプロセスで、はんだ20bが、より酸化しにくくなる。その結果、本実施の形態にはんだ20bを使用した場合、ボイドDfが生じにくくなる。
 また、カルボン酸として、パルミチン酸を使用した場合、この酸素の吸着能力が、特に優れる。
 続いて、ステップ20で得られた溶湯を、フィルタ(詳細は後述する)によってろ過する、ろ過工程を実行する(ステップ30)。以下の説明においては、ステップ20を実行することによって得られた溶湯を、「ろ過前の溶湯」と称することがあり、ステップ30を実行することによって得られた溶湯を、「ろ過後の溶湯」と称することがある。なお、ステップ30の詳細については後述する。
 そして、ステップ30で得られたろ過後の溶湯を冷却し、ろ過後の溶湯を凝固させることではんだ製品20とする、冷却工程を実行する(ステップ40)。またこのとき、上記カルボン酸が、はんだ製品20の表面側に析出し、表面層22を形成する。
 ステップ40では、得たいはんだ製品20の形状(インゴット、ワイヤ、ボール等)に応じて、適宜冷却方法を選択することが可能である。例えばインゴット状のはんだ製品20を得たい場合には、上述したろ過後の溶湯を、酸化鉄等で構成された型枠に流し込んで固めてやればよい。
[ろ過工程の詳細について]
 図13は、ステップ30のろ過工程の概要を説明するための図である。
 ここで、図13(a)は、ろ過工程で用いるろ過装置10の概要を説明するための図である。また、図13(b)は、ろ過装置10に設けられたフィルタ12(詳細は後述する)の構成例を説明するための図である。さらに、図13(c)は、フィルタ12の他の構成例を説明するための図である。
(ろ過装置の構成)
 ろ過装置10は、ろ過前の溶湯1が供給されるとともにろ過前の溶湯1を収容する容器11と、容器11に取り付けられ且つろ過前の溶湯1をろ過することでろ過後の溶湯2を排出するフィルタ12と、フィルタ12を加熱するヒータ13とを備えている。ここで、図13(a)に示す例では、ろ過前の溶湯1の温度がろ過前温度T1となっており、ろ過後の溶湯2の温度がろ過後温度T2となっているものとする。
〔容器〕
 容器11は、例えば筒状(円筒状)を呈しており、容器11に設けられた2つの開口部が、鉛直方向(上下方向)に向くように配置されている。この容器11は、いかなる材料で構成してもかまわないが、ろ過前の溶湯1に対する酸化物等の混入を抑制するという観点からすれば、セラミックス材料よりも金属材料を用いることが望ましい。また、各種金属材料の中でも、ろ過前の溶湯1に対する溶け込みを少なくするという観点からすれば、ステンレス材料、特に、SUS316Lを用いることが望ましい。
〔フィルタ〕
 フィルタ12は、例えば板状(円板状)を呈しており、上述した容器11の底部を塞ぐように取り付けられている。そして、本実施の形態のフィルタ12の目開きsは、10μm以下、より好ましくは5μm以下、さらに好ましくは3μm以下に設定されている。また、特に好ましくは、1μm以下に設定されている。このフィルタ12も、いかなる材料(例えば無機材料、金属材料、有機材料)で構成してもかまわないが、ろ過前の溶湯1に対する酸化物等の混入を抑制するという観点からすれば、セラミックス材料よりも金属材料を用いることが望ましい。また、各種金属材料の中でも、ろ過前の溶湯1に対する溶け込みを少なくするという観点からすれば、ステンレス材料、特に、SUS316Lを用いることが望ましい。さらに、金属材料からなるフィルタ12を採用する場合、上述した目開きsを得ることが可能であれば、金属線を編み込んでなる金網または金属板に穴開けを施してなるパンチングメタルのどちらを採用してもかまわない。ただし、フィルタ12としては、より小さな目開きsを容易に得ることが可能な、金網を用いることが望ましい。そして、フィルタ12として金網を採用する場合、目開きsのずれを抑制するという観点からすれば、焼結処理を施した金網を用いることが望ましい。なお、フィルタ12として使用することが可能な有機材料としては、各種アラミド樹脂や炭素繊維(カーボンファイバ)等を挙げることができる。
 また、フィルタ12として金網を用いる場合、その編み方については、平織、綾織、平畳織および綾畳織など、各種手法を採用してかまわない。ここで、図13(b)は、平織を採用したフィルタ12を、また、図13(c)は、綾織を採用したフィルタ12を、それぞれ例示している。これらに示すように、それぞれで使用される金属線(ワイヤ)の径(幅)をワイヤ幅wとしたとき、隣接する2つのワイヤ同士のギャップが、目開きsとなる。なお、図13(b)、(c)に示す例では、目開きsがワイヤ幅wよりも大きくなっているが、これに限られるものではなく、目開きsとワイヤ幅wとが等しくなる場合や、目開きsがワイヤ幅wよりも小さくなる場合もあり得る。
〔ヒータ〕
 ヒータ13は、ろ過前の溶湯1以外の加熱源を用いて、フィルタ12を加熱するものである。したがって、ヒータ13は、通電等によってフィルタ12を直接加熱するものであってもよいし、容器11や図示しない他の部材を介して、熱伝導によりフィルタ12を間接的に加熱するものであってもよい。
〔ろ過前温度とろ過後温度との関係〕
 ここで、ろ過前溶湯1のろ過前温度T1と、ろ過後溶湯2のろ過後温度T2との関係について説明しておく。
 上述したように、ステップ20の加熱工程では、はんだ原料が300℃~400℃程度に加熱されることで融解する。ただし、ろ過前溶湯1のろ過前温度T1は、230℃~260℃、より好ましくは235℃~250℃程度であり、最高温度が、融解時と比べて若干下げられている。
 一方、ろ過後溶湯2のろ過後温度T2は、230℃~260℃程度とすることが望ましい。ここで、ろ過後温度T2が低すぎると、ろ過工程の実行中あるいはろ過工程の実行直後にろ過後の溶湯2が凝固し始めてしまい、はんだ製品20の生産効率が著しく低下することになってしまう。
(ろ過装置の動作)
 では、ステップ30のろ過工程におけるろ過装置10の動作について、より具体的に説明を行う。
 まず、ステップ20の加熱工程で、はんだ原料を300℃~400℃に加熱することで得たろ過前溶湯1を、ろ過前温度T1(230℃~260℃)となるように温度調整しておく。また、事前に、ヒータ13を用いてフィルタ12を加熱しておく。
 次に、ろ過前温度T1に温度調整されたろ過前溶湯1を、フィルタ12が取り付けられた容器11内に、上方から投入する。すると、容器11内に投入されたろ過前溶湯1は、重力の作用により、そのほとんどがフィルタ12を通過して下方に落下し、ろ過後の溶湯2となる。なお、このとき、容器11内且つフィルタ12上に存在するろ過前の溶湯1に対し、必要に応じて、圧力をかけるようにしてもよい。そして、圧力をかける場合にあっては、ろ過前の溶湯1を酸化させにくく、且つ、ろ過前の溶湯1に対して等方的に圧力をかけることが可能な、窒素等の気体(ろ過前の溶湯1に対して不活性な気体)を用いることが望ましい。
 また、フィルタ12は、ろ過前の溶湯1をろ過する間、ヒータ13によって加熱されており、フィルタ12内で溶湯が凝固するのを抑制している。なお、ヒータ13は、あくまで、フィルタ12内を溶湯が通過するのを補助するための機能を果たすものに過ぎず、容器11内のろ過前の溶湯1のろ過前温度T1が、設定温度(230℃~260℃)を超えるような、過剰となる加熱を行わないことが望ましい。なお、ろ過は、1回のみならず複数回行なってもよい。
 そして、フィルタ12を通過することによって得られたろ過後の溶湯2は、上述した冷却工程によってはんだ製品20とされる。一方、フィルタ12を通過することのできなかった残渣(図示せず)は、フィルタ12上に残る。そして、ろ過工程が実行された後、ヒータ13による加熱が終了すると、残渣が付着したフィルタ12は容器11から取り外され、廃棄される。なお、容器11には、その後、新たなフィルタ12が取り付けられる。
 以上詳述した形態では、はんだ製品20は、炭素数が10以上20以下のカルボン酸を含む。これにより、はんだ製品20の製造工程においては、酸素を吸着し、酸化物等の固形物や針状結晶の発生を抑制する。これにより、図2に示したように、はんだのパターンを微細化できる。さらに、図3等に示したように、流動性がよいとともに、電極や基板に対する濡れ性がよく、付着量を低減できる。そして、図6等に示したように、固形物、針状結晶、ボイドDfが少なくなり、クラックKrが生じるのを抑制できる。よって、経時変化が生じにくく、耐久性に優れる。
 また、はんだ製品20となった後は、カルボン酸は、表面層22として、はんだ製品20の表面に存在し、保護層としての役割を担う。これにより、はんだ20bは、酸化や吸湿による経時変化が生じにくく耐久性に優れる。
 そして、図10に示したように、プリント基板200にはんだ20bを使用した場合は、ニッケルメッキ230および金メッキ240が不要となる。またこれにより、CO2削減効果も期待できる。
 なお、炭素数が10以上20以下のカルボン酸を含むことにより、酸化物等の固形物や針状結晶の発生を抑制できるため、はんだ製品20に要求される性能に応じ、上述したステップ30のろ過工程を行わなくてよい場合がある。
 また、上述したステップ30のろ過工程により、酸化物等の固形物や針状結晶を除去できるため、炭素数が10以上20以下のカルボン酸を入れなくてよい場合がある。つまり、ろ過工程があることで、はんだ製品20に、酸化物等の固形物や針状結晶が、含まれないか、ほとんど含まれなくなるため、上述した効果と同様の効果が生じる。よって、はんだ製品20としては、炭素数が10以上20以下のカルボン酸を入れるか、ステップ30のろ過工程か、何れか一方を行えば、よい場合がある。
[錫成形品の製造方法]
 次に、本実施の形態における錫成形品の製造方法について説明を行う。ここでは、まず錫成形品の製造方法の第1の実施形態について説明する。
{第1の実施形態}
 図14(a)は、第1の実施形態の錫成形品の製造手順を示すフローチャートである。
 ここでは、まず、錫成形品の原材料を準備する準備工程を実行する(ステップ110)。
 ステップ110では、主成分である錫を原材料として準備する。また、錫成形品に求められる特性に応じ、主成分である錫の他に、副成分として鉛およびカドミウム以外の金属元素をさらに含むようにしてもよい。副成分は、銀、銅、アンチモン、ビスマスの少なくとも1つとすることができる。錫成形品に求められる特性としては、加工のしやすさ、錫成形品としたときの剛性、錫成形品としたときの輝きやくすみ等の美観などが挙げられる。このとき、各金属元素の組成比は、基本的に、目標とする錫成形品での組成比と同じにすることが望ましい。なお、ステップ110で準備される原材料には、実際には、不可避不純物として鉛が含まれていることがあり得る。
 次に、ステップ110で準備した原材料を加熱し、原材料を融解させて溶湯とする、加熱工程を実行する(ステップ120)。
 ステップ120では、上述した原材料が融解するのであれば、その温度については適宜設定してかまわないが、、例えば、300℃~400℃程度とすることが望ましい。
 続いて、ステップ120で得られた溶湯を、フィルタ(詳細は後述する)によってろ過する、ろ過工程を実行する(ステップ130)。以下の説明においては、ステップ120を実行することによって得られた溶湯を、「ろ過前の溶湯」と称することがあり、ステップ130を実行することによって得られた溶湯を、「ろ過後の溶湯」と称することがある。なお、ステップ130の詳細については後述する。
 そして、ステップ130で得られたろ過後の溶湯を、錫成形品の形状とした型枠内に流し込み、錫成形品の形状とする成形工程を実行する(ステップ140)。型枠は、酸化鉄等で構成される。
 そして、ステップ130で得られた形状の溶湯を冷却し、ろ過後の溶湯を凝固させることで錫成形品とする、冷却工程を実行する(ステップ150)。
 次に、錫成形品の製造方法の第2の実施形態について説明する。
{第2の実施形態}
 図14(b)は、第2の実施形態の錫成形品の製造手順を示すフローチャートである。
 図14(b)で、ステップ210~ステップ230は、図14(a)のステップ110~ステップ130と同様であるので、説明を省略する。
 ステップ240以降は、ステップ230で得られたろ過後の溶湯を冷却し、ろ過後の溶湯を凝固させることで錫中間製品とする、冷却工程を実行する(ステップ240)。この場合、錫中間製品とは、錫成形品を作成する際の材料となる製品である。錫中間製品は、錫成形品を作成する上で、必要な形状とすることができる、形状としては、例えば、インゴット状、板状、棒状、ワイヤ状、ボール状などが挙げられる。
 ステップ240では、得たい錫中間製品の形状に応じて、適宜冷却方法を選択することが可能である。例えばインゴット状の錫中間製品を得たい場合には、上述したろ過後の溶湯を、酸化鉄等で構成された型枠に流し込んで固めてやればよい。また、板状の錫中間製品を得たい場合には、上述したろ過後の溶湯を、ローラ等で挟みプレスしつつ固めてやればよい。なお、ステップ210~ステップ240の工程は、錫中間製品の製造方法であると捉えることもできる。
 そして、ステップ240で得られた錫中間製品を、加工し、錫成形品の形状とする成形工程を実行する(ステップ250)。錫中間製品の加工は、金属材料に対する加工であれば、特に限られるものではなく、例えば、プレス加工、叩き加工、曲げ加工、ねじり加工、切断加工、切削加工、研磨加工、エッチング加工、表面処理加工、サンドブラスト加工などが挙げられる。
 なお、ステップ150の冷却工程、ステップ250の成形工程の後に、他の工程を含めてもよい。例えば、金箔などを表面に施したり、彩色を施すことができる。この場合、錫成形品の表面側に着色層が形成される。これは、表面側に錫成形品を着色するための着色層を形成する着色工程であると捉えることができる。
 図14(a)~(b)により製造される錫成形品は、成形することにより形成されるものであれば、特に限られるものではない。錫成形品としては、例えば、コップ、カップ、茶碗、皿、ボール、どんぶり、スプーン、箸置きなどの食器が挙げられる。また、錫成形品としては、例えば、ペンダントやブローチなどの装飾品が挙げられる。さらに、錫成形品としては、例えば、花瓶、植木鉢、水桶、洗面器などの日用品であってもよい。
 なお、ろ過工程において使用する装置は、はんだ製品20の場合と同様であり、ろ過装置10を使用できる。ろ過装置10の動作についても同様である。
[原材料について]
 また、原材料として、上記金属元素以外に、炭素数が10以上20以下のカルボン酸を含ませることができる。
 図15(a)~(b)は、炭素数が10以上20以下のカルボン酸を含んだ錫成形品を示した図である。
 このうち、図15(a)は、錫成形品30を示し、図15(b)は、図15(a)に示した錫成形品30の表面部の断面拡大図を示している。
 図15(b)に図示するように、本実施の形態の錫成形品30は、錫基体部31と、表面層32とを含む。よって、この錫成形品30は、主成分である錫から構成される錫基体部31と、表面側に主に分布して表面層32をなし、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含む、と言うことができる。
 錫基体部31は、主に上述した錫成形品からなる。即ち、錫(Sn)を主成分とする。また、錫成形品に求められる特性に応じ、主成分である錫の他に、副成分として鉛およびカドミウム以外の金属元素をさらに含むようにしてもよい。
 表面層32は、主に上述したカルボン酸からなる。つまり、カルボン酸は、錫成形品30の表面側に主に分布して表面層32をなす。表面層32は、錫成形品30の表面全体を覆う。カルボン酸は、例えば、錫成形品30の表面側に偏在することで、表面層32を形成する。
 そしてこれにより、表面層32は、錫基体部31の保護層としての役割を担う。つまり、表面層32は、空気中の酸素や水分が、錫基体部31に達することを抑制する。よって、表面層32は、耐酸化膜や耐水膜であると言うこともできる。
 カルボン酸については、上述したはんだ製品20と同様のものが好ましい。つまり、カルボン酸は、炭素数が12以上16以下の脂肪酸であることが、より好ましい。そしてこの中でも、炭素数が12以上16以下の1価の脂肪酸であることがさらに好ましい。さらにこの中でも、炭素数が12以上16以下の1価の飽和脂肪酸であることが特に好ましい。そして、1価の脂肪の中でも、炭素数が16のパルミチン酸であることが特に好ましい。
 次に、上述した錫成形品の変形例として導電部材について説明する。
{導電部材}
 本実施の形態における「導電部材」とは、上述した錫基体部31と表面層32とを少なくとも一部に含む部材である。導電部材としては、線材、基板、端子などが挙げられる。導電部材は、全てが上述した錫基体部31と表面層32とからなっていてもよく、一部に上述した錫基体部31と表面層32とを使用していてもよい。一部に使用する例としては、板状の導体に、上述した錫基体部31と表面層32とが被覆されている板状の電子部品が挙げられる。板状の導体は、例えば、銅板である。
 このうち、「線材」とは、上述した錫基体部31と表面層32とを少なくとも一部に含む電線である。線材は、全てが上述した錫基体部31と表面層32とからなっていてもよく、一部に上述した錫基体部31と表面層32とを使用していてもよい。一部に使用する例としては、線状の導体に、上述した錫基体部31と表面層32とが被覆されている電線が挙げられる。線状の導体は、例えば、銅線である。即ち、この場合、線材は、銅線の外表面に上述した錫基体部31と表面層32とがコーティングされているものとなる。また、線材としては、被覆された錫基体部31と表面層32との外表面を、さらに絶縁性の被膜により覆うようにしてもよい。絶縁性の被膜は、例えば、樹脂等からなる。つまり絶縁電線としてもよい。
 さらに、上述した錫成形品の変形例としてフレキシブルプリント基板について説明する。
{フレキシブルプリント基板}
 本実施の形態における「フレキシブルプリント基板(FPC(Flexible Printed Circuits))」とは、可撓性のある、プリント基板である。「フレキシブルプリント基板」は、例えば、薄膜状であり、絶縁体のベースフィルムの上に接着層を形成し、さらにその上に、導体箔が貼り合わされた構造をなす。この「フレキシブルプリント基板」は、コネクタ等と接続する端子を備える。この端子は、電極であると言うこともできる。そしてこの端子は、従来は、導電箔に金箔等が被覆される形態が一般的である。一方、本実施の形態の「フレキシブルプリント基板」の端子は、導電箔の表面に上述した錫基体部31と表面層32とが被覆されている。導電箔は、例えば、銅からなる銅箔である。即ち、この場合、「フレキシブルプリント基板」の端子は、銅箔の表面に上述した錫基体部31と表面層32とがコーティングされているものとなる。従来は、金箔をメッキするために、メッキ着床部を洗浄する必要があり、洗浄する際に使用する洗浄剤が、洗浄後に残存する場合があった。そして残存した洗浄剤が、接触不良、亀裂、接合部の劣化などの不具合の原因となっていた。本実施の形態では、端子を予め洗浄する必要はなく錫基体部31と表面層32とを被覆することができる。そのため、洗浄剤が残存することがない。よって、このような不具合が生じにくく、さらにCO2削減効果も期待できる。そして、本実施の形態の錫基体部31と表面層32とを用いた場合、狭いギャップでパターンを形成することができる。よって、「フレキシブルプリント基板」の複数の端子間のギャップについても、より狭くすることができる。
 またさらに、上述した錫成形品の変形例として電子部品について説明する。
{電子部品}
 本実施の形態における「電子部品」とは、電子回路の部品であり、基板や他の電子部品等と電気的に接続する端子を有する。「電子部品」は、特に限られるものではなく、例えば、コンデンサ、抵抗、センサ、半導体、集積回路、コネクタ、マイクロLED(Micro LED  Display)パネルなどである。この端子は、電極であると言うこともできる。そしてこの端子は、端子の表面に上述した錫基体部31と表面層32とが被覆されている。導線は、銅からなる銅線である。即ち、この場合、「電子部品」の端子は、銅線の表面に上述した錫基体部31と表面層32とがコーティングされているものとなる。そして、本実施の形態の「電子部品」の端子に本実施の形態の錫基体部31と表面層32とを被覆した場合、部品浮きやクラック発生の抑制、流動性や濡れ性の向上、均質な塗布量の実現に効果的である。
 以下、実施例に基づいて本発明のはんだ製品をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
 本発明者は、ろ過工程の有無およびろ過工程で用いるフィルタ12の目開きsが異なる製造条件にて、複数種類のはんだ製品を製造し、得られた各はんだ製品の性能に関する評価を行った。
[各実施例および各比較例の説明]
 ここで、表1は、実施例1~3および比較例1~3のはんだ製品の製造における、ステップ30のろ過工程の設定条件を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 ここで、実施例1~3および比較例1~3のそれぞれにおいては、はんだ原料として、銅を0.7wt.%とし残部を錫とした、錫の塊と銅の塊との混合物を用い、一般に『Sn0.7Cu』と称されるはんだ製品の製造を行った。したがって、実施例1~3および比較例1~3のそれぞれにおいて、はんだ原料は、ドロス等のはんだ屑を含まないものとした。
(実施例1)
 実施例1では、フィルタ12によるろ過工程を実行することで、はんだ製品の製造を行った(フィルタ:あり)。より具体的に説明すると、実施例1では、上記はんだ原料を加熱して得たろ過前溶湯1を、目開きsが3μmに設定されたフィルタ12でろ過し、得られたろ過後溶湯2を冷却することで、はんだ製品を得た。
(実施例2)
 実施例2では、フィルタ12によるろ過工程を実行することで、はんだ製品の製造を行った(フィルタ:あり)。より具体的に説明すると、実施例2では、上記はんだ原料を加熱して得たろ過前溶湯1を、目開きsが5μmに設定されたフィルタ12でろ過し、得られたろ過後溶湯2を冷却することで、はんだ製品を得た。
(実施例3)
 実施例3では、フィルタ12によるろ過工程を実行することで、はんだ製品の製造を行った(フィルタ:あり)。より具体的に説明すると、実施例3では、上記はんだ原料を加熱して得たろ過前溶湯1を、目開きsが10μmに設定されたフィルタ12でろ過し、得られたろ過後溶湯2を冷却することで、はんだ製品を得た。
(比較例1)
 比較例1では、フィルタ12によるろ過工程を実行することで、はんだ製品の製造を行った(フィルタ:あり)。より具体的に説明すると、比較例1では、上記はんだ原料を加熱して得たろ過前溶湯1を、目開きsが20μmに設定されたフィルタ12でろ過し、得られたろ過後溶湯2を冷却することで、はんだ製品を得た。
(比較例2)
 比較例2では、フィルタ12によるろ過工程を実行することで、はんだ製品の製造を行った(フィルタ:あり)。より具体的に説明すると、比較例2では、上記はんだ原料を加熱して得たろ過前溶湯1を、目開きsが100μmに設定されたフィルタ12でろ過し、得られたろ過後溶湯2を冷却することで、はんだ製品を得た。
(比較例3)
 比較例3では、フィルタ12によるろ過工程を実行することなく、はんだ製品の製造を行った(フィルタ:なし)。より具体的に説明すると、比較例3では、ろ過前溶湯1をそのまま冷却することで、はんだ製品を得た。
[はんだ製品の評価]
 ここでは、各実施例および各比較例のはんだ製品を評価するための尺度として、各種はんだ製品をはんだ付けに使用して得たはんだにおけるブリッジ(はんだブリッジ)の発生状況と、各種はんだ製品を融解させて得たはんだ融液の粘度と、各種はんだ製品をはんだ付けに使用して得たはんだにおける酸素濃度とを用いた。
(はんだブリッジ)
 最初に、はんだブリッジの評価について説明を行う。なお、ここでは、実施例1~3および比較例1~3のすべてのはんだ製品に対し、はんだブリッジに関する評価を行った。
〔評価基板〕
 図16は、はんだブリッジの評価に用いた、評価基板100の構成を説明するための図である。ここで、図16(a)は、評価基板100を、第1パターン群101~第3パターン群103(詳細は後述する)の形成面側からみた上面図である。また、図16(b)は、第1パターン群101を構成する第1電極群A~第5電極群E(詳細は後述する)の構成を説明するための図である。さらに、図16(c)は、第1電極群A~第5電極群Eのそれぞれにおける、模擬電極110(詳細は後述する)の電極幅Fおよび電極高さIと、隣接する2つの模擬電極110間のギャップGおよびピッチHとを説明するための図である。
 評価基板100は、矩形状のガラスエポキシ(FR-4)製の板(ガラエポ板:厚さ約1.5mm)と、それぞれが銅層からなる複数の模擬電極(厚さ18μm)で構成され、ガラエポ板の一方の面に形成されたパターン群とを有している。そして、評価基板100は、ガラエポ板と銅箔とを有する基板材料における銅箔の一部を、エッチング処理で除去することによって得られる。なお、以下の説明においては、図16(a)に示す評価基板100において、その短手方向(図中上下方向)を「縦方向」と称し、その長手方向(図中左右方向)を「横方向」と称する。
 評価基板100には、上記パターン群として、縦方向の上段に横方向に沿って並べて配置された第1パターン群101と、縦方向の中段に横方向に沿って配置された第2パターン群102と、縦方向の下段に横方向に沿って並べて配置された第3パターン群103とが形成されている。そして、これら第1パターン群101~第3パターン群103は、共通の構成を有しているため、以下では、第1パターン群101を例として説明を行う。
 第1パターン群101は、評価基板100のうち図中最も左側に配置された第1電極群Aと、第1電極群Aの右側に隣接して配置された第2電極群Bと、第2電極群Bの右側に隣接して配置された第3電極群Cと、第3電極群Cの右側に隣接して配置された第4電極群Dと、第4電極群Dの右側に隣接し且つ評価基板100の図中最も右側に配置された第5電極群Eとを有している。また、第1電極群A、第2電極群B、第3電極群C、第4電極群Dおよび第5電極群Eは、それぞれ、縦方向に沿って伸びる長方形状の模擬電極110を、横方向に31個並べて構成されている。
 ここで、第1電極群Aでは、電極幅Fが0.2mmに、ギャップGが0.5mmに、ピッチHが0.7mmに、電極高さIが15mmに、それぞれ設定されている。また、第2電極群Bでは、電極幅Fが0.2mmに、ギャップGが0.4mmに、ピッチHが0.6mmに、電極高さIが15mmに、それぞれ設定されている。さらに、第3電極群Cでは、電極幅Fが0.2mmに、ギャップGが0.3mmに、ピッチHが0.5mmに、電極高さIが15mmに、それぞれ設定されている。さらにまた、第4電極群Dでは、電極幅Fが0.2mmに、ギャップGが0.2mmに、ピッチHが0.4mmに、電極高さIが15mmに、それぞれ設定されている。そして、第5電極群Eでは、電極幅Fが0.15mmに、ギャップGが0.15mmに、ピッチHが0.3mmに、電極高さIが15mmに、それぞれ設定されている。
 これにより、第1電極群Aの寸法は、横21mm×縦15mmとなっている。また、第2電極群Bの寸法は、横18mm×縦15mmとなっている。さらに、第3電極群Cの寸法は、横15mm×縦15mmとなっている。さらにまた、第4電極群Dの寸法は、横12mm×縦15mmとなっている。そして、第5電極群Eの寸法は、横9mm×縦15mmとなっている。
 なお、ここでは、上述した評価基板100に対し、予め定められた表面処理を施したものおよび施さないものの2種類を用意した。以下の説明においては、上記表面処理を施さない評価基板100のことを「未処理基板」と称し、上記表面処理を施した評価基板100のことを「処理済基板」と称する。ここで、「未処理基板」は、エッチング処理を施すことでパターン群を形成したガラエポ板に対し、水洗のみを施したものをいう。また、「処理済基板」は、エッチング処理を施すことでパターン群を形成したガラエポ板に対し、水洗を施した後に表面に存在する酸化物を除去する処理を施したものをいう。
〔試験方法〕
 次に、上述した評価基板100を用いた、はんだブリッジの試験方法について説明を行う。なお、ここでは、所謂フロー方式でのはんだ付けを模した状況下において、評価基板100に対するはんだ付けを行うようにした。
 まず、SUS316Lで構成されたはんだ槽(図示せず)に、対象となるはんだ製品(ここでは、実施例1~3、比較例1~3のいずれかのはんだ製品)を投入して加熱することにより、はんだ製品を融解させてなるはんだ融液を得た。次に、はんだ槽中のはんだ融液の温度が、250℃となるように調整を行った。続いて、はんだ槽中のはんだ融液に対し、はんだ槽の上方から、第1パターン群101を上側とし且つ第3パターン群103を下側とした状態で、評価基板100(未処理基板または処理済基板)を鉛直下方へと移動させ、評価基板100をはんだ融液中に浸漬させた。このときの評価基板100の移動速度は、60mm/sとした。それから、はんだ融液中に評価基板100の全体を浸漬した状態で、評価基板100の移動を停止させ、3sの間だけ保持(浸漬)した。その後、はんだ槽の鉛直上方に向けて、評価基板100を移動させることで、はんだ融液中に浸漬された評価基板100をはんだ融液中から取り出した。このときの評価基板100の移動速度は、60mm/sとした。
 このようにしてはんだ融液中から取り出した評価基板100において、評価基板100に設けられた各模擬電極110には、はんだ融液から転移し且つ冷却に伴って凝固した、はんだが付着することになる。ただし、このとき、元となるはんだ融液の状態によっては、評価基板100において隣接する2つの模擬電極110のそれぞれに付着したはんだ同士が、一体化した状態となることがある。なお、ここでは、隣接する2つの模擬電極110に付着したはんだ同士が一体化することを、「はんだブリッジが発生した」と呼ぶことにする。
〔評価方法〕
 続いて、このようにしてはんだを付着させた評価基板100に対する、はんだブリッジの評価方法について説明を行う。
 上述した手順で得られた、はんだが付着した評価基板100(未処理基板または処理済基板)を目視で観察し、それぞれにおけるはんだブリッジの発生状態を調べた。
 上述したように、各評価基板100には、それぞれ、3つのパターン群(第1パターン群101~第3パターン群103)が設けられ、且つ、各パターン群には、それぞれ5つの電極群(第1電極群A~第5電極群E)が設けられている。そして、各電極群は、それぞれが31本の模擬電極110で構成されているため、各電極群におけるはんだブリッジの発生個数は、最大で30個となる。なお、ここでは、1つの電極群において、隣接する2つの模擬電極110の間に2箇所以上にはんだブリッジが形成されていたとしても、この部位におけるはんだブリッジの発生個数は、1であるものとした。また、評価基板100の全体でみれば、同じ構成を有する3つの電極群(例えば3つの第1電極群A)におけるはんだブリッジの発生個数は、それぞれ最大で90個となる。
〔評価結果〕
 では、はんだブリッジの評価結果について説明を行う。
 表2は、実施例1のはんだ製品を用いてはんだ付けを行った、処理済基板(評価基板100)におけるはんだブリッジの発生状態を示している。表3は、比較例3のはんだ製品を用いてはんだ付けを行った、処理済基板(評価基板100)におけるはんだブリッジの発生状態を示している。表4は、実施例1のはんだ製品を用いてはんだ付けを行った、未処理基板(評価基板100)におけるはんだブリッジの発生状態を示している。表5は、比較例3のはんだ製品を用いてはんだ付けを行った、未処理基板(評価基板100)におけるはんだブリッジの発生状態を示している。
 ここで、表2~表5は、評価基板100に形成された第1パターン群101~第3パターン群103を構成する第1電極群A~第5電極群Eの、それぞれで発生したはんだブリッジの数と、構成が同じ3つの電極群(第1電極群A~第5電極群Eの5つ)で発生したはんだブリッジの総数(個)および発生率(%)との関係を示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
{実施例1(処理済基板)}
 最初に、表2を参照しつつ、実施例1のはんだ製品を用いてはんだ付けを行った、処理済基板(評価基板100)におけるはんだブリッジの発生状態について説明を行う。なお、以下では、このことを、「実施例1(処理済基板)」と表記する(以下においても同様)。
 実施例1(処理済基板)の場合、全第1電極群Aにおけるはんだブリッジの総数は0個(発生率:0%)であり、全第2電極群Bにおけるはんだブリッジの総数は2個(発生率:2%)であり、全第3電極群Cにおけるはんだブリッジの総数は11個(発生率:12%)であった。また、実施例1(処理済基板)の場合、全第4電極群Dにおけるはんだブリッジの総数は30個(発生率:33%)であり、全第5電極群Eにおけるはんだブリッジの総数は44個(発生率:49%)であった。したがって、実施例1(処理済基板)の場合、はんだブリッジの発生率は、最も低いもので0%となり、最も高いものでも50%以下(49%)であった。
{比較例3(処理済基板)}
 次に、表3を参照しつつ、比較例3(処理済基板)の場合について説明を行う。
 比較例3(処理済基板)の場合、全第1電極群Aにおけるはんだブリッジの総数は1個(発生率:1%)であり、全第2電極群Bにおけるはんだブリッジの総数は10個(発生率:11%)であり、全第3電極群Cにおけるはんだブリッジの総数は22個(発生率:24%)であった。また、比較例3(処理済基板)の場合、全第4電極群Dにおけるはんだブリッジの総数は48個(発生率:53%)であり、全第5電極群Eにおけるはんだブリッジの総数は81個(発生率:90%)であった。したがって、比較例3(処理済基板)の場合、はんだブリッジの発生率は、最も低いものでも1%となり、最も高いものでは50%を大きく超えて(90%)いた。
{実施例1(未処理基板)}
 さらに、表4を参照しつつ、実施例1(未処理基板)の場合について説明を行う。
 実施例1(未処理基板)の場合、全第1電極群Aにおけるはんだブリッジの総数は0個(発生率:0%)であり、全第2電極群Bにおけるはんだブリッジの総数は0個(発生率:0%)であり、全第3電極群Cにおけるはんだブリッジの総数は6個(発生率:6.7%)であった。また、実施例1(未処理基板)の場合、全第4電極群Dにおけるはんだブリッジの総数は24個(発生率:27%)であり、全第5電極群Eにおけるはんだブリッジの総数は25個(発生率:28%)であった。したがって、実施例1(未処理基板)の場合、はんだブリッジの発生率は、最も低いもので0%となり、最も高いものでも30%以下(28%)となった。
{比較例3(未処理基板)}
 今度は、表5を参照しつつ、比較例3(未処理基板)の場合について説明を行う。
 比較例3(未処理基板)の場合、全第1電極群Aにおけるはんだブリッジの総数は76個(発生率:84%)であり、全第2電極群Bにおけるはんだブリッジの総数は76個(発生率:84%)であり、全第3電極群Cにおけるはんだブリッジの総数は75個(発生率:83%)であった。また、比較例3(未処理基板)の場合、全第4電極群Dにおけるはんだブリッジの総数は81個(発生率:90%)であり、全第5電極群Eにおけるはんだブリッジの総数は90個(発生率:100%)であった。したがって、比較例3(未処理基板)の場合、はんだブリッジの発生率は、最も低いものでも83%となり、最も高いものでは100%(すべて)であった。
{各実施例と各比較例との対比}
 なお、ここでは、詳細な説明を行わないが、実施例2、実施例3、比較例1および比較例2についても、実施例1および比較例3と同様の試験および評価を行った。
 表6は、実施例1~3および比較例1~3のはんだ製品を用いて、評価基板100(処理済基板または未処理基板)にはんだ付けを行ったときの評価結果を、一覧として示している。なお、表6では、処理済基板に対する評価結果として、はんだブリッジの発生率の最高値が、50%以下となったものを「○」で、50%超となったものを「×」で、それぞれ示している。また、表6では、未処理基板に対する評価結果として、はんだブリッジの発生率の最高値が、30%以下になったものを「○」で、30%超となったものを「×」で、それぞれ示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 表6より、目開きsが10μm以下となるフィルタ12を用いてろ過を行った実施例1~3のはんだ製品を用いた場合は、目開きsが20μm以上となるフィルタを用いてろ過を行った比較例1、2のはんだ製品を用いた場合よりも、はんだブリッジの発生率が低下していることがわかる。また、目開きsが10μm以下となるフィルタ12を用いてろ過を行った実施例1~3のはんだ製品を用いた場合は、フィルタ12を用いたろ過を行わない比較例3のはんだ製品を用いた場合よりも、はんだブリッジの発生率が低下していることがわかる。
(粘度)
 次に、粘度の評価について説明を行う。なお、ここでは、実施例1および比較例3のはんだ製品に対し、粘度に関する評価を行った。
〔測定方法〕
 では、今回実行した、粘度の測定方法について説明を行う。
 まず、アルミナ製のるつぼ(図示せず)の中に、対象となるはんだ製品(ここでは、実施例1または比較例3のはんだ製品)を投入し、アルゴン雰囲気下にて加熱することにより、はんだ製品を融解させてなるはんだ融液を得た。次に、るつぼ中のはんだ融液の温度が、300℃となるように調整を行った。そして、公知の振動式粘度計を用い、はんだ融液の温度を300℃から徐々に低下させつつ、220℃となるまで5℃おきに粘度の測定を行った。
〔測定結果〕
 図17は、実施例1および比較例3のはんだ製品を融解させて得たはんだ融液における、温度と粘度との関係を示す図である。図17において、横軸は温度(℃)であり、縦軸は粘度(Pa・s)である。
 実施例1および比較例3の両者ともに、温度の低下に伴って粘度が緩やかに増大していることがわかる。ただし、温度が220℃~300℃となる範囲において、実施例1では、粘度が0.0035Pa・s~0.004Pa・s程度となるのに対し、比較例3では、粘度が0.005Pa・s~0.006Pa・s程度と、常に実施例1よりも高くなっていることがわかる。そして、同じ温度において粘度がより低いということは、実施例1のはんだ製品を用いて得たはんだ融液は、比較例3のはんだ製品を用いて得たはんだ融液に比べて、「はんだぬれ性」および「はんだ切れ性」の両者が良好となり得ることを示唆しているものと考えられる。特に、後者の「はんだ切れ性」が良好であると、上述した「はんだブリッジ」は生じにくくなるといえる。
(酸素濃度)
 続いて、酸素濃度の評価について説明を行う。なお、ここでは、実施例1および比較例3のはんだ製品に対し、酸素濃度に関する評価を行った。
〔測定方法〕
 では、今回実行した、酸素濃度の測定方法について説明を行う。
 まず、上述したはんだブリッジの評価で用いた、はんだ付けがなされた評価基板100を、上述した手順で作製した。このとき、はんだ融液の原材料として、実施例1または比較例3のはんだ製品を用いた。
 そして、評価基板100に設けられた模擬電極110に転移・付着したはんだに対し、TOF-SIMS(Time of Flight-SIMS:飛行時間型質量分析法)装置を用いて、はんだにおける深さ方向の酸素濃度と、はんだ中の平均酸素濃度とを求めた。なお、ここでは、実施例1および比較例3のそれぞれに対し、サンプルを3つずつ(実施例1-1~実施例1-3、および、比較例3-1~比較例3-3)用意した。
〔測定結果〕
 図18(a)は、実施例1および比較例3のはんだ製品をはんだ付けして得たはんだにおける深さ方向の酸素濃度分布を示す図である。図18(a)において、横軸は、はんだの表面からの深さ(depth(μm))であり、縦軸は酸素濃度(O content[a.u.])である。また、図18(b)は、各はんだ内における平均酸素濃度を示す図である。図18(b)において、横軸は、各実施例および各比較例の名称であり、縦軸は平均酸素濃度(integral O content[a.u.])である。
{深さ方向の酸素濃度分布}
 最初に、図18(a)を参照しつつ、はんだにおける深さ方向の酸素濃度分布について説明を行う。
 図18(a)に示すように、実施例1のはんだ製品をはんだ付けして得たはんだ(実施例1-1~実施例1-3)の場合、はんだの表面近傍における酸素濃度は、相対的に高くなっているが、表面から1μm以上の深さとなる部位での酸素濃度は、それよりも低くなっている。これに対し、比較例3のはんだ製品をはんだ付けして得たはんだ(比較例3-1~比較例3-3)の場合、はんだの酸素濃度は、深さとはあまり関係がなく、全般的に高くなっている。特に、表面から1μm以上の深さとなる部位での酸素濃度に着目すると、実施例1-1~実施例1-3は、比較例3-1~比較例3-3と比べて、1桁乃至2桁のレベルで、酸素濃度が低くなっていることが理解される。
{平均酸素濃度}
 続いて、図18(b)を参照しつつ、はんだ中の平均酸素濃度について説明を行う。
 図18(b)に示すように、実施例1のはんだ製品をはんだ付けして得たはんだ(実施例1-1~実施例1-3)では、比較例3のはんだ製品をはんだ付けして得たはんだ(比較例3-1~比較例3-3)と比べて、平均酸素濃度が2桁のレベルで低くなっていることが理解される。
{はんだ内の酸素について}
 以上の結果から、実施例1のはんだ製品を用いて得たはんだは、比較例3のはんだ製品を用いて得たはんだに比べて、はんだ中に含まれる金属酸化物が少なくなり得ることを示唆しているものと考えられる。ここで、はんだ中に含まれる金属酸化物が少ないということは、はんだ融液中で融けずに残る異物(固形物)が少なくなることを意味する。そして、はんだ融液中の異物が少なくなるということは、「はんだぬれ性」および「はんだ切れ性」の両者が良好となり得ることを示唆するものと考えられる。
[ろ過に伴って生じる残渣]
 図19は、実施例1のはんだ製品の製造において、ステップ30のろ過工程後のフィルタ12上に残った残渣の光学写真である。
 また、図20は、図19に示す残渣のSEM(Scanning Electron Microscope)写真である。
 さらに、図21は、図20に示す残渣に存在する針状体のSEM写真である。
 まず、図19に示すように、固形物の一例としての残渣は、全体的に灰色っぽい色を呈するとともに、砂状の粒子を塊化してなる構造を有している。このため、図19に示す残渣は、見た目から、金属酸化物を含むものであることが示唆される。
 また、図20に示すように、残渣の表面はサボテンのようになっており、針状を呈する針状体が、残渣の表面から突出するようになっている。ただし、このような針状体は、残渣の表面だけでなく、実際には、残渣の内部にも存在しているものと考えられる。
 さらに、図21に示すように、残渣中に存在する針状体は、その長さが100μm~200μm程度となっており、その直径が12μm~20μm程度となっている。そして、図21からも明らかなように、針状体の断面は、多角形状となっている。このことは、この針状体が、何らかの単結晶体で構成されていることを示唆するものと考えられる。
 そして、図21に示す針状体に対し、EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)を用いて元素分析を行ったところ、この針状体には、錫および銅の両者が含まれていることが判明した。この結果から、この針状体は、錫および銅の合金、あるいは、錫および銅の酸化物等で構成されていることが示唆される。なお、この残渣を500℃まで加熱する実験を行ったところ、残渣中に存在する針状体は、500℃では融解せず、そのままの状態を維持していた。したがって、この針状体は、錫および銅の合金の一種であるCu6Sn5(融点:約435℃)ではないと考えられる。
 また、図21からも明らかなように、残渣に含まれる針状体の直径が10μm超であることから、この針状体は、目開きsが10μm以下に設定されたフィルタ12を通過できない。したがって、実施例1~3のはんだ製品には、このような針状体が異物として含まれていないものと考えられる。
 一方、この針状体は、目開きsが20μm以上に設定されたフィルタ12を通過することができる。また、この針状体は、フィルタ12が存在しなければ、そのままの状態を維持することができる。したがって、比較例1~比較例3のはんだ製品には、このような針状体が異物として含まれているものと考えられる。
 それゆえ、実施例1~3のはんだ製品を用いた場合に、はんだブリッジの評価結果が「○」となり、また、比較例1~3のはんだ製品を用いた場合に、はんだブリッジの評価結果が「×」となったものと考えられる。
 ここで、残渣中に存在する針状体の直径は、図21に示したように12μm~20μm程度となっていた。ただし、この針状体の径は、最初から10μm超となるのではなく、成長に伴って徐々に径が太くなっていき、ある程度太くなったところで大径化が鈍化していくものと考えられる。
[はんだ製品]
 次に上述したはんだ製品の製造方法によって製造することが可能なはんだ製品の特徴について説明する。
 はんだ製品は、はんだ原料として複数の金属元素を混合した合金から成る。例えば、はんだ原料の主成分を錫とし、かつ副成分として鉛以外の金属元素を使用すれば、錫を主成分とし、かつ副成分として鉛以外の金属元素を含む合金がはんだ製品となる。また、はんだ原料の副成分として、例えば、銅を使用すれば、はんだ製品は、副成分としてとして銅を含む合金となる。
 はんだ製品は、複数の金属元素を混合した合金を融解させて溶湯とし、合金由来の固形物を溶湯から除去した後、溶湯を凝固させることによって製造される。従って、はんだ製品は、融解させた場合に、除去された合金由来の固形物が残留しないという特徴を有する。例えば、上述したように目開きsが10μmに設定されたフィルタ12で溶湯をろ過し、粒径が10μmを超える固形物を溶湯中から除去することによって製造されたはんだ製品であれば、はんだ製品を構成する合金を融解させた場合に、合金の溶湯中に、粒径が10μmを超える合金由来の固形物が残留しない合金となる。同様に、それぞれ目開きsが5μm及び3μmに設定されたフィルタ12で溶湯をろ過し、粒径が5μm及び3μmを超える固形物を溶湯中から除去することによって製造されたはんだ製品であれば、はんだ製品を構成する合金を融解させた場合に、合金の溶湯中に、それぞれ粒径が5μm及び3μmを超える合金由来の固形物が残留しない合金となる。
 表7は従来市販されているSn-Cu系のはんだ製品を融解させた場合に残留する固形物の含有量を調べた結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 表7に示すように、A社、B社、C社及びD社の棒状のはんだ製品を融解させ、目開きsが3μmに設定されたフィルタ12で溶湯をろ過した。その結果、30kgのはんだ製品につき11gから297gの固形物がフィルタ12に残留した。従って、従来市販されているはんだ製品を融解させた場合には、高品質なものであっても少なくとも0.03重量%を超える固形物が残留することになり、低品質なものに至っては、0.99重量%もの固形物が残留することが分かる。従来のはんだ製品は、ろ過工程でろ過されずに製造されていることからフィルタ12の目開きを10μmとしても同様の結果になると考えられる。
 これに対して、溶湯中から固形物を除去する工程を含む上述したはんだ製品の製造方法によって製造されたはんだ製品の場合には、融解させても一定の粒径を超える固形物が残留しない高品質な合金となる。このため、従来のはんだ製品に比べて、より微細なはんだ付けを行うことが可能となる。
 但し、低品質なはんだ製品を有効活用するために、一定の粒径を超える固形物を含まないはんだ製品と、従来のはんだ製品とを、混合して新たなはんだ製品を製造しても良い。すなわち、従来のはんだ製品の品質よりも品質を向上させることが求められる場合であれば、従来のはんだ製品と、溶湯中から固形物を除去する工程を含む上述したはんだ製品の製造方法によって製造されたはんだ製品を混合することによって、新たなはんだ製品を製造することができる。
 具体例として、合金を融解させた場合に、合金の溶湯中に残留する合金由来の固形物のうち粒径が10μmを超える固形物の、融解前における合金に対する含有量が0.03重量%以下であるはんだ製品、合金を融解させた場合に、合金の溶湯中に残留する合金由来の固形物のうち粒径が5μmを超える固形物の、融解前における合金に対する含有量が0.03重量%以下であるはんだ製品、合金を融解させた場合に、合金の溶湯中に残留する合金由来の固形物のうち粒径が3μmを超える固形物の、融解前における合金に対する含有量が0.03重量%以下であるはんだ製品等を製造することができる。
 従来のはんだ製品を混合する場合には、市販対象となるはんだ製品に限らず、従来のはんだ製品の原料の段階で混合するようにしても良い。また、ろ過等によって固形物を除去した後の合金に、他の金属元素を混合するタイミングは、合金の凝固前後のいずれであっても良い。すなわち、ろ過等によって固形物が除去された溶湯に他の金属元素を混合し、溶湯を凝固させることによってはんだ製品を製造しても良いし、ろ過等によって固形物が除去された溶湯を一旦凝固させた後に、再び融解させて他の金属元素と混合しても良い。
 逆に、一定の粒径を超える固形物を含まない高品質なはんだ製品が求められる場合であれば、ろ過等によって固形物が除去された後の合金に他の金属元素を混合せずにはんだ製品を製造すれば良い。
[はんだ付け部品]
 次に上述したはんだ製品の製造方法によって製造されたはんだ製品で接合されたはんだ付け部品の例について説明する。
 図21は、はんだ製品で接合されたはんだ付け部品の例を示す図である。
 図21に示すようにはんだ製品20でLED41を基板42に接合することによってはんだ付け部品43を製造することができる。はんだ製品20は融解させた状態で、LED41の取付位置に形成されたはんだポケットに充填される。従って、はんだ製品20を融解させた場合に残留する固形物の粒径が、少なくともはんだポケットの幅及び深さよりも小さくなければ、固形物がはんだポケットから突出し、LED41を正しい向きで基板42に固定することができない。
 特に、発光する部分のサイズが100μm以下であるLED41は、マイクロLEDと呼ばれ、LED41の最大幅が150μm程度となる。マイクロLEDをはんだ製品20で基板42接合する場合におけるはんだポケットの幅は50μm程度となり、深さは10μmから15μm程度となる。
 従って、マイクロLEDを基板42にはんだ付けするためには、はんだ製品20を溶融させた場合に残留する固形物の粒径が10μm以下であることが必要条件となる。但し、固形物の粒径が10μm以下であっても、複数の固形物が同じはんだポケットに入った場合には、溶融したはんだ製品20が盛り上がり、マイクロLEDが傾斜した状態で接合されてしまう不具合が生じる。このため、はんだ製品20を溶融させた場合に残留する固形物の粒径を5μm以下にすることが不具合の防止に繋がる。実際に行った試験によれば、はんだ製品20を溶融させた場合に残留する固形物の粒径が3μm以下であれば、不具合の発生を飛躍的に低減させて安定的にマイクロLEDを基板42にはんだ付けできることが確認された。
 はんだ付け部品の例としては、上述したLED41をはんだ製品20で基板42に接合したはんだ付け部品43の他、プリント配線板が挙げられる。例えば、近年、特にスマートフォン等の分野においては、はんだ付けの対象となるプリント配線板における配線パターンの微細化(細線化)が進んでいる。プリント配線板における所謂L/S(ライン/スペース)の値は、数年前から100μmを切るようになっており、最近では10μm/10μmのものが検討されている。
 L/Sが10μm/10μmに設定されたプリント配線板にはんだ付けを行う場合、はんだ製品の溶湯中に粒径が10μmを超える固形物が存在していると、上述したはんだブリッジが生じる懸念がある。このため、はんだ製品を溶融させた場合に残留する固形物の粒径を5μm以下にすることが望ましい。
 L/Sが10μm/10μmに設定されたプリント配線板にはんだ付けを行う場合、はんだの元となるはんだ製品中に、径が10μm弱の針状体が存在していると、上述したはんだブリッジが生じる懸念がある。このため、このようなことを考慮する場合には、上述した実施例1および実施例2のように、ステップ30のろ過工程において、目開きsが5μm以下に設定されたフィルタ12を用いることが望ましい。
[その他]
 以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。
 例えば、上述した実施形態では、錫(主成分)と銅(副成分)とを含む、Sn-Cu系と称される2元系のはんだ製品を例として説明を行った。ただし、ここでは詳細な説明を行わないが、錫を主成分とする他のはんだ製品においても、同様の結果が得られている。
 ここで、Sn-Cu系以外の2元系のはんだ製品としては、例えばSn-Ag系、Sn-Bi系およびSn-Zn系を挙げることができる。また、3元系のはんだ製品としては、Sn-Ag-Cu系、Sn-Ag-Bi系、Sn-Ag-In系、Sn-Zn-Bi系およびSn-Zn-Al系を挙げることができる。さらに、4元系のはんだ製品としては、Sn-Ag-Cu-Bi系およびSn-Ag-In-Bi系を挙げることができる。さらにまた、5元系のはんだ製品としては、Sn-Ag-Cu-Ni-Ge系を挙げることができる。そして、6元系以上のはんだ製品についても、同様の結果を得ることが可能である。
 また、ここでは、はんだ原料を融解してなる溶湯を、フィルタ12を用いてろ過する手法を例として説明を行ったが、これに限られるものではない。例えば遠心分離や固液分離等の手法を用いて、溶湯から、10μm超となる径(より好ましくは5μm超となる径)を有し且つ溶湯中に存在する固形物を取り除くようにしてもよい。
1…ろ過前溶湯、2…ろ過後溶湯、10…ろ過装置、11…容器、12…フィルタ、13…ヒータ、20…はんだ製品、20a、20b…はんだ、21…無鉛はんだ部、22…表面層、30…錫成形品、31…錫基体部、32…表面層、41…LED、42…基板、43…はんだ付け部品、100…評価基板、101…第1パターン群、102…第2パターン群、103…第3パターン群、110…模擬電極、111…基板、111a…パッド、112…電子部品、112a…電極、200…プリント基板、210…基板、220…銅パターン、230…ニッケルメッキ、240…金メッキ、250…ソルダレジスト、260…はんだコート、Kr…クラック

Claims (56)

  1.  錫を主成分とし且つ副成分として鉛以外の金属元素を含む原材料を、加熱により融解させて溶湯とする加熱工程と、
     前記溶湯を、目開きが10μm以下に設定されたフィルタにてろ過するろ過工程と、
     ろ過された前記溶湯を、冷却により凝固させる冷却工程と
    を含むはんだ製品の製造方法。
  2.  前記ろ過工程では、前記フィルタを加熱することを特徴とする請求項1記載のはんだ製品の製造方法。
  3.  前記ろ過工程では、前記フィルタとしてステンレス製の金網を用いることを特徴とする請求項1または2記載のはんだ製品の製造方法。
  4.  前記加熱工程では、前記原材料が、前記副成分となる前記金属元素として銅を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のはんだ製品の製造方法。
  5.  錫を主成分とし且つ副成分として鉛以外の金属元素を含む原材料を、加熱により融解させて溶湯とする加熱工程と、
     230℃~260℃に設定された前記溶湯から、10μm超となる径を有し且つ当該溶湯中に存在する固形物を取り出す取出工程と、
     前記固形物が取り出された前記溶湯を、冷却により凝固させる冷却工程と
    を含むはんだ製品の製造方法。
  6.  前記取出工程では、前記溶湯を235℃~250℃に設定することを特徴とする請求項5記載のはんだ製品の製造方法。
  7.  前記取出工程では、前記溶湯から、5μm超となる前記固形物を取り出すことを特徴とする請求項5または6記載のはんだ製品の製造方法。
  8.  複数の金属元素を混合した合金から成るはんだであって、
     前記合金を融解させた場合に、前記合金の溶湯中に残留する前記合金由来の固形物のうち粒径が5μmを超える固形物の、前記融解前における前記合金に対する含有量が0.03重量%以下であるはんだ。
  9.  前記合金を融解させた場合に、前記合金の溶湯中に残留する前記合金由来の固形物のうち粒径が3μmを超える固形物の、前記融解前における前記合金に対する含有量が0.03重量%以下である請求項8記載のはんだ。
  10.  前記合金を融解させた場合に、前記合金の溶湯中に、粒径が5μmを超える前記合金由来の固形物が残留しない請求項8または9に記載のはんだ。
  11.  前記合金を融解させた場合に、前記合金の溶湯中に、粒径が3μmを超える前記合金由来の固形物が残留しない請求項8または9に記載のはんだ。
  12.  前記合金は、錫を主成分とし、かつ副成分として鉛以外の金属元素を含む合金である請求項8乃至11のいずれか1項に記載のはんだ。
  13.  前記副成分としてとして銅を含む請求項12記載のはんだ。
  14.  請求項8乃至13のいずれか1項に記載のはんだで接合されたはんだ付け部品。
  15.  発光ダイオードを前記はんだで基板に接合して成る請求項14記載のはんだ付け部品。
  16.  発光する部分のサイズが100μm以下であるマイクロ発光ダイオードを前記はんだで基板に接合して成る請求項15記載のはんだ付け部品。
  17.  複数の金属元素を混合した合金を融解させて溶湯とする工程と、
     粒径が10μmを超える前記合金由来の固形物を前記溶湯から除去する工程と、
     前記固形物が除去された後の前記溶湯を凝固させることによってはんだを製造する工程と、
    を有するはんだ製品の製造方法。
  18.  前記固形物を除去した後に他の金属元素を混合せずに前記はんだを製造する請求項17記載のはんだ製品の製造方法。
  19.  前記固形物を除去した後に他の金属元素を混合することによって前記はんだを製造する請求項17記載のはんだ製品の製造方法。
  20.  錫を主成分とし且つ副成分として鉛以外の金属元素と、
     表面側に主に分布して表面層をなし、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、
     を含むはんだ製品。
  21.  前記カルボン酸は、炭素数が12以上16以下の脂肪酸であることを特徴とする請求項20に記載のはんだ製品。
  22.  前記カルボン酸は、パルミチン酸であることを特徴とする請求項21に記載のはんだ製品。
  23.  前記副成分として銅を含むことを特徴とする請求項20乃至22の何れか1項に記載のはんだ製品。
  24.  錫を主成分とし且つ副成分として鉛以外の金属元素と、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含む原材料を、加熱により融解させて溶湯とする加熱工程と、
     前記溶湯を、冷却により凝固させるとともに、前記カルボン酸を表面側に析出させる冷却工程と
     を含むはんだ製品の製造方法。
  25.  前記溶湯を、目開きが10μm以下に設定されたフィルタにてろ過するろ過工程をさらに含むことを特徴とする請求項24に記載のはんだ製品の製造方法。
  26.  基板と、
     前記基板に、はんだによりはんだ付けされた電子部品と、
     を備え、
     前記はんだは、錫を主成分とし且つ副成分として鉛以外の金属元素と、表面側に主に分布して表面層をなし、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含むプリント配線板。
  27.  基板と、
     前記基板上に薄膜状に形成され、配線パターンをなす配線パターン層と、
     前記配線パターン層上に薄膜状に形成され、はんだを含む層であるはんだ層と、
     を備え、
     前記はんだ層のはんだは、錫を主成分とし且つ副成分として鉛以外の金属元素と、表面側に主に分布して表面層をなし、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含むプリント回路板。
  28.  前記はんだ層に接合した電子部品をさらに備えることを特徴とする請求項27に記載のプリント回路板。
  29.  前記電子部品は、前記はんだ層にはんだ付けにより接合し、
     はんだ付けをするはんだは、錫を主成分とし且つ副成分として鉛以外の金属元素と、表面側に主に分布し表面層を形成する、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含むことを特徴とする請求項28に記載のプリント回路板。
  30.  前記配線パターン層は、銅を含むことを特徴とする請求項27乃至29の何れか1項に記載のプリント回路板。
  31.  請求項20乃至請求項23の何れか1項に記載のはんだ製品を少なくとも一部に含むことを特徴とする線材。
  32.  線状の導体に、前記はんだ製品がコーティングされていることを特徴とする請求項31に記載の線材。
  33.  請求項20乃至請求項23の何れか1項に記載のはんだ製品を介して被接続部材同士がはんだ付けされていることを特徴とするはんだ付け製品。
  34.  端子を有するフレキシブルプリント基板であり、
     前記端子の表面に、請求項20乃至請求項23の何れか1項に記載のはんだ製品を被覆したフレキシブルプリント基板。
  35.  端子を有する電子部品であり、
     前記端子の表面に、請求項20乃至請求項23の何れか1項に記載のはんだ製品を被覆した電子部品。
  36.  主成分である錫を含む原材料を、加熱により融解させて溶湯とする加熱工程と、
     前記溶湯を、目開きが10μm以下に設定されたフィルタにてろ過するろ過工程と、
     前記溶湯を、冷却により凝固させる冷却工程と
     錫成形品の形状とする成形工程と、
     を含む錫成形品の製造方法。
  37.  前記原材料は、主成分である錫の他に、副成分として鉛およびカドミウム以外の金属元素をさらに含むことを特徴とする請求項36に記載の錫成形品の製造方法。
  38.  前記副成分は、銀、銅、アンチモン、ビスマスの少なくとも1つであることを特徴とする請求項37に記載の錫成形品の製造方法。
  39.  前記成形工程の後に、表面側に錫成形品を着色するための着色層を形成する着色工程をさらに含むことを特徴とする請求項36に記載の錫成形品の製造方法。
  40.  前記着色層は、金箔であることを特徴とする請求項39に記載の錫成形品の製造方法。
  41.  錫成形品は、食器であることを特徴とする請求項36乃至40の何れか1項に記載の錫成形品の製造方法。
  42.  前記原材料は、炭素数が10以上20以下のカルボン酸をさらに含むことを特徴とする請求項36乃至41の何れか1項に記載の錫成形品の製造方法。
  43.  前記カルボン酸は、パルミチン酸であることを特徴とする請求項42に記載の錫成形品の製造方法。
  44.  主成分である錫と、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含む原材料を、加熱により融解させて溶湯とする加熱工程と、
     前記溶湯を、冷却により凝固させるとともに、前記カルボン酸を表面側に析出させる冷却工程と
     錫成形品の形状とする成形工程と、
     を含む錫成形品の製造方法。
  45.  前記カルボン酸は、炭素数が12以上16以下の脂肪酸であることを特徴とする請求項44に記載の錫成形品の製造方法。
  46.  前記カルボン酸は、パルミチン酸であることを特徴とする請求項45に記載の錫成形品の製造方法。
  47.  主成分である錫を含む原材料を、加熱により融解させて溶湯とする加熱工程と、
     前記溶湯を、目開きが10μm以下に設定されたフィルタにてろ過するろ過工程と、
     前記溶湯を、冷却により凝固させる冷却工程と
     を含む錫中間製品の製造方法。
  48.  主成分である錫と、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含む原材料を、加熱により融解させて溶湯とする加熱工程と、
     前記溶湯を、冷却により凝固させるとともに、前記カルボン酸を表面側に析出させる冷却工程と
     を含む錫中間製品の製造方法。
  49.  主成分である錫と、
     表面側に主に分布して表面層をなし、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、
     を含む錫成形品。
  50.  表面側に錫成形品を着色するための着色層をさらに含むことを特徴とする請求項49に記載の錫成形品。
  51.  主成分である錫の他に、副成分として鉛およびカドミウム以外の金属元素をさらに含むことを特徴とする請求項49または50に記載の錫成形品。
  52.  主成分である錫と、
     表面側に主に分布して表面層をなし、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、
     を含む錫中間製品。
  53.  主成分である錫と、
     表面側に主に分布して表面層をなし、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、
     を含む導電部材。
  54.  線状の導体と、
     前記線状の導体に被覆され、主成分である錫と、表面側に主に分布して表面層をなし、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含む被覆層と、
     を有する線材。
  55.  端子を有するフレキシブルプリント基板であり、
     前記端子の表面に、主成分である錫と、表面側に主に分布して表面層をなし、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を被覆したフレキシブルプリント基板。
  56.  端子を有する電子部品であり、
     前記端子の表面に、主成分である錫と、表面側に主に分布して表面層をなし、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を被覆した電子部品。
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